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2nde
Thème 1 : l'univers
DS n°2
SPC
Ex 1 Spectres
1) Quel est le rôle du réseau représenté sur les schémas des montages
ci-contre ? Par quoi pourrait-on remplacer le réseau ?
Le réseau permet la dispersion de la lumière blanche. On peut le remplacer par un
prisme.
2) Le spectre A est-il un spectre d'émission ou d'absorption? Quel montage a permis de l'obtenir?
Spectre d 'émission, montage I
3) Parmi les spectres ci-dessus, quel est celui de la lumière blanche ?
Spectre C (Spectre continu)
4) Quelles sont les longueurs d'onde des radiations visibles par l'œil humain ?
400nm-800nm
La longueur d'onde de la raie verte du spectre A est λ=521 nm.
5) La longueur d'onde λ de la raie jaune est-elle 280 nm, 450 nm, 584 nm ou 948 nm ?
λ=584 nm (948nm est impossible car en dehors du domaine visible)
Ex2 Température des étoiles
Certaines étoiles paraissent colorées dans le ciel nocturne. On observe trois étoiles notées A, B et C. L'étoile A est blanche,
l'étoile B est bleue et l’étoile C est rouge.
1) Classer ces étoiles par ordre de température croissante. Justifier.
L'étoile la plus froide est la C (rouge)
L'étoile la plus chaude est la B (bleue)
Par ordre croissant : C, A , B
La lumière d’une étoile provient de sa photosphère. Cette couche de gaz chaud et dense émet un rayonnement thermique dont
le spectre est continu. La couleur de l’étoile dépend donc directement de la température de sa photosphère .
Parmi les radiations de la lumière émise par la photosphère, certaines sont absorbées par les entités chimiques contenues dans
l’atmosphère de l’étoile. L’analyse des raies d’absorption du spectre d’une étoile renseigne donc sur la composition chimique
de son atmosphère.
Le spectre de la lumière provenant de l'étoile blanche est :
On donne les spectres de deux éléments chimique A et B.
2) A quoi est dû le fond continu du spectre de l'étoile ? Et les raies noires ?
Le fond continu provient de la photosphère. Les raies noires sont dues à l'obsorbtion
de la lumière émise par la photosphère par l'atmosphère de l'étoile.
3) Quel est le type de spectre des éléments chimiques ?
Spectre d'émission.
4) Quel est l’élément chimique contenu dans la couche superficielle de l’étoile ? Justifier.
Il s'agit de l'élément B car les raies sont placées aux mêmes positions que sur le
spectre de la lumière qui provient de l'étoile.
Ex3 Compositions des atomes
Donner, pour les atomes et ions suivants, la structure du noyau ainsi que le nombre d'électrons.
7
1) Atome 3 Li
L'atome de lithium Li a pour numéro atomique Z=3 et pour nombre de masse A=7.
Le noyau de l'atome de lithium contient donc 3 protons (Z) et 4 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 3 électrons (l'atome est neutre et de ce fait il contient
autant de protons que d'électrons).
2) Ion Al3+ formé à partir de l'atome
27
Al
13
²
3+
L'ion aluminium Al a pour numéro atomique Z=13 et pour nombre de masse A=27.
Le noyau de l'ion aluminium contient donc 13 protons(Z) et 14 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 10 électrons (attention, l'atome possède 13 électrons,
mais l'ion Al3+ possède 3 charges élémentaires positives supplémentaires, donc 3
électrons de moins).
3) Ion S2- formé à partir de l'atome
32
S
16
L'ion soufre S2- a pour numéro atomique Z=16 et pour nombre de masse A=32.
Le noyau de l'ion soufre contient donc 16 protons(Z) et 16 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 18 électrons (2 électrons de plus que l'atome qui en
possède 16).
4) Quelle est la masse du noyau d'un atome d'aluminium?
La masse du noyau est :
nombre de protons x masse du proton + nombre de neutrons x masse du neutron.
c'est à dire m=Z.mp+(A-Z).mn,
mnoyau=13x1,672.10-27+14x1,674.10-27
mnoyau=4,517.10-26kg.
5) Quelle est la masse du nuage électronique d'un atome d'aluminium? Comparer avec le résultat précédent.
Autour de ce noyau gravitent 13 électrons . La masse du nuage électronique est donc:
mélectrons=13x9,1.10-31 = 1,2.10-29kg
mnoyau / mélectrons = 4,517.10-26 / 1,2.10-29 = 3764
La masse du cortège électronique est négligeable devant la masse du noyau.
6) Quelle est la masse d'un atome d'aluminium?
D'après la question précédente matome = mnoyau = 4,517.10-26kg
Ex 4 Du magnésium dans le chocolat
Le chocolat est connu pour contenir de bonnes quantités de magnésium. En réalité, le magnésium dans le chocolat est présent sous
forme d’ions Mg2+ de trois compositions nucléaires différentes: (Z=12, A=24), (Z=12,A=25) et (Z=12,A=26)
1) Que peut-on dire de ces ions? Pour chaque ion, fonner la structure du noyau ainsi que le nombre d'électrons
Ces trois ions sont des isotopes.
(Z=12, A=24) 12 protons, 12 neutrons, 10 électrons
(Z=12,A=25) 12 protons, 13 neutrons, 10 électrons
(Z=12,A=26) 12 protons, 14 neutrons, 10 électrons
2) Le tableau ci-contre donne les proportions des différentes formes du magnésium dans le
chocolat :
Calculer le nombre d’ions 24Mg2+ que vous consommez lorsque vous mangez un carré de chocolat, sachant qu’un carré contient
3,0.1020 atomes de magnésium.
0,79×3,0 .10 20=2,4 .10 20