L’univers Chapitre 3 Atome, ion et élément chimique Devoir 3 1/2 I. Etude de qu

L’univers Chapitre 3 Atome, ion et élément chimique Devoir 3 1/2 I. Etude de quelques éléments chimiques : Compléter (sans chercher à justifier) le tableau suivant : Nom de l’atome Sodium (Na) Fluor (F) Béryllium (Be) Chlore (Cl) Numéro atomique Z 11 9 4 17 Structure électronique de l’atome Formule de l’ion stable formé Structure électronique de l’ion II. La comète « Tchouri » : Le 12 novembre 2014, la sonde spatiale européenne Rosetta a largué le module atterrisseur Philae qui s’est posé sans encombre (ou presque) sur la comète 67P Tchourioumov-Guérassimenko. Il s’agissait du premier atterrissage contrôlé sur une comète. A la suite du forage dans le sol de la comète, les premières analyses révèlent la présence d’un composé constitué de fer et de nickel. Les noyaux des atomes de fer étudiés contiennent 26 protons et 32 neutrons. 1. Déterminer le nombre d’électrons de cet atome. Justifier. 2. Ecrire sa notation symbolique sous la forme :    Les noyaux des atomes de nickel étudiés ont pour notation symbolique    . 3. Déterminer le nombre de protons et de neutrons présents dans le noyau de cet atome. 4. Les atomes de fer et de nickel sont-ils isotopes ? Justifier. II. Le satellite Io : Io est un satellite naturel de la planète Jupiter. Les volcans d’Io libèrent du soufre, qui colore en jaune sa surface. Le symbole de l’élément soufre est S. Le noyau d’un atome de soufre a pour masse approchée m = 5,34x10-26 kg et possède un nombre de protons et de neutrons identique. 1. En justifiant correctement les calculs, déterminer la constitution exacte de cet atome (nombre d’électrons, de protons et de neutrons). 2. Ecrire sa notation symbolique sous la forme :    Donnée : masse d’un nucléon : mnucléon = 1,67x10-27 kg  Chap 3  Chap 3  Chap 3 L’univers Chapitre 3 Atome, ion et élément chimique Devoir 3 2/2 IV. La planète rouge : La couleur rouge de la surface de Mars est due, entre autres, à la présence d’oxyde de fer. De formule FexOy (avec x et y des nombres entiers non nul), l’oxyde de fer est une molécule neutre composée de deux ions : l’ion fer et l’ion oxygène. L’ion fer présent dans cet oxyde est issu d’un atome de fer qui a perdu trois électrons et l’ion oxygène d’un atome d’oxygène qui en a gagné deux. A l’aide des informations ci-dessus, déterminer la formule de l’oxyde de fer (avec x et y des nombres entiers les plus petits possibles). Une justification correcte de la réponse est attendue. V. L’expérience de Rutherford : En 1909, le physicien néo-zélandais Ernest Rutherford demande à son collaborateur Hans Geiger et à un jeune étudiant anglais, Ernest Marsden, d’étudier les propriétés des particules alpha quand elles traversent la matière. Pour cela, ils bombardent une feuille d’or par des particules alpha. Si la majorité d’entre elles ne rencontrent pas d’obstacle sur leur trajet, certaines particules alpha subissent une forte déviation et rebondissent même, comme si elles en rencontraient un. Rutherford réfléchira 18 mois pour comprendre. En décembre 1910, il annonce enfin à Geiger : « Je sais maintenant à quoi ressemble un atome ! ». Son article de base paraît dans Philosophical Magazine en mai 1911. Après cette expérience, Rutherford sera amené à affirmer que « la matière, c’est presque entièrement du vide ». 1. En s’appuyant sur le document, expliquer simplement en quelques phrases pourquoi Rutherford a affirmé : « la matière, c’est presque entièrement du vide ». 2. On considère que l’atome et le noyau ont une forme sphérique de volume V. Le volume d’une sphère de rayon R se calcule grâce à la relation : 4 3   Calculer le rapport du volume de l’atome d’or sur celui de son noyau. Montrer que ce rapport est en accord avec la conclusion de Rutherford. Données : Rayon d’un atome d’or : Ratome = 1,44x10-10 m Rayon d’un noyau d’atome d’or : Rnoyau = 7,00x10-15 m  Chap 3  Chap 3 uploads/s3/ devoir-3 29 .pdf

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