Transcript Chapitre 1 La conduction électrique I. Les métaux dans notre environnement 1 Savoir reconnaître les métaux usuels 2.

Chapitre 1 La conduction électrique
I. Les métaux dans notre environnement
1 Savoir reconnaître les métaux usuels
2. Les électrons dans un atome métallique
3. Sens de déplacement des électrons libres
II. L’électron pour expliquer la conduction électrique
dans les métaux
1.Comment décrire la matière ? (rappels de 4ème)
2. Les électrons dans un atome métallique :
3. Sens de déplacement des électrons libres
III. Les ions pour expliquer la conduction électrique
dans les solutions aqueuses
1.Quelles solutions sont conductrices d’électricité ?
2. Modèle de l’ion
3 Sens de déplacement des ions en solution
IV Un nouveau modèle de l’atome : noyau et électrons
1.Charge des atomes et des molécules
2. Structure d’un atome
3. Représentation d’un atome
4. Représentation d’un ion
Chapitre 2 Les solutions aqueuses
Les solutions aqueuses qui seront étudiées
I.Les solutions acides et les solutions basiques
1 Mesure du pH
2. Le caractère acide ou basique des solutions aqueuses
3 Les pictogrammes de sécurité
4 Effet de la dilution sur le pH d’une solution aqueuse
II Tests d’identification d’ions en solution
1. Tests d’identification à la soude de quelques ions métalliques
III Réaction de l’acide chlorhydrique avec le fer
1 Le bilan de la transformation chimique
2 Comment reconnaître une transformation chimique ?
3 Conservation des éléments et de la charge totale
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Partie chimie
Chapitre 1 La conduction électrique
I. Les métaux dans notre environnement
1 Savoir reconnaître les métaux usuels
Aller voir Act1 : Comment reconnaître quelques métaux ?
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Conclusion :
Change-t-il
d’aspect à l’air
ambiant ?
Nom du
métal
Couleur
Est-il attiré pas
un aimant ?
Fer
Gris
Oui
Aluminium
Gris
Non
zinc
Gris
Non
Il s’oxyde (se ternit)
Cuivre
Rouge
Non
S’oxyde
(couche verdâtre)
Or
Jaune
Non
Le plus dense
Non
Argent
blanc
non
Le second plus
dense
S’oxyde un peu
Densité
Il rouille (rouge)
Le moins
dense
Non
2 . Les solides conducteurs
Aller voir Act2 Tous les solides conduisent-ils le courant ?
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II. L’électron pour expliquer la conduction électrique
dans les métaux
1.Comment décrire la matière ? (rappels de 4ème)
Aller voir l’activité N°3 : Le modèle particulaire de la matière
Conclusion
La matière est constituée de particules microscopiques, insécables,
indéformables, séparées par du vide et dont la masse ne change pas :
les atomes.
2. Les électrons dans un atome métallique :
Schéma latome/électrons
Chaque atome métallique possède un ou deux électrons qui peuvent
sauter d’atomes en atomes. Ils sont appelés électrons libres, les autres
sont appelés électrons liés.
2. Les électrons dans un atome métallique :
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Schéma latome/électrons
Chaque atome métallique possède un ou deux électrons qui peuvent
sauter d’atomes en atomes. Ils sont appelés électrons libres, les autres
sont appelés électrons liés.
Dès qu’on impose une tension électrique entre les deux extrémités d’un
métal, les électrons libres migrent d’atomes en atomes à quelque m/s.
Dans un métal, le courant électrique est dû au déplacement
des électrons libres.
3. Sens de déplacement des électrons libres
Schéma:
3. Sens de déplacement des électrons libres
+
Schéma:
G
Atome de cuivre
Electron libre
Zoom sur les atomes
du fil de cuivre
Dans ce schéma les électrons liés ne sont pas représentés.
Les électrons ont une charge électrique négative, donc les électrons libres
sont attirés par la borne positive du générateur et repoussés par la borne
négative du générateur.
Le sens de déplacement des électrons libres (du moins vers le plus) est
opposé au sens conventionnel du courant électrique (du plus vers le moins).
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III. Les ions pour expliquer la conduction
électrique dans les solutions aqueuses
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1.Quelles solutions conduisent le courant électriques ?
Aller voir Activité N°4
Conclusion :
Seules les solutions aqueuses qui contiennent des ions conduisent le
courant électrique.
Dans une solution aqueuse, le courant électrique est dû aux
déplacements des ions dissous.
2. Modèle de l’ion
Définition d’ion :
Un ion est un atome ou un ensemble d’atomes qui a gagné ou perdu un
ou plusieurs électrons.
 Un ion est chargé positivement s’il a perdu un ou plusieurs électrons.
 Un ion est chargé négativement s’il a gagné un ou plusieurs électrons.
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3 Sens de déplacement des ions en solution
Aller voir Activité N°5 : Le sens de migration des ions
La démarche expérimentale :
Hypothèse : tous les ions se déplacent dans le même sens.
Protocole : on réalise un circuit en série en reliant un générateur et
une solution d’ions positifs (Cu2+, couleur bleue) et d’ ions négatifs
(MnO4- , couleur violette) contenue dans un tube en U.
Schéma : Après quelques minutes
+
G
-
Solution ionique
Observations : la solution se colore en violet du côté de la borne négative
et en bleu du côté de la borne négative.
Conclusion :
les ions positifs (Cu2+, couleur bleue) sont attirés par la borne négative du
générateur et les ions négatifs (MnO4- , couleur violette) sont attirés par la
borne positive.
IV Un nouveau modèle de l’atome : noyau et électrons
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Aller voir l’activité N°6 (DM) : Un modèle pour l’atome
1.Charge des atomes et des molécules
Les atomes contiennent autant de charges positives que de charges négatives
Donc les atomes sont électriquement neutres.
Une molécule est constituée d’atomes
Or chaque atome est neutre
Donc une molécule est électriquement neutre.
2. Structure d’un atome
La dimension d’un atome est de l’ordre de 0,1 nm ( = 10-10 m).
Un atome est constitué d’un noyau dense, porteur de charges positives et
environ 100 000 fois plus petit que l’atome.
Le noyau est entouré d’électrons très légers, en mouvement autour du
noyau, chargés négativement (de charge : -1 e).
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3. Représentation d’un atome
D’après la classification périodique :
La charge du noyau de l’atome
d’oxygène est +8e
Représentation de l’atome d’O :
Noyau
-e
-e
La charge du noyau de l’atome d’azote
est + 7e
Représentation de l’atome d’N :
-e
-e
-e
-e
-e
+7e
-e
+8e
Noyau
-e
-e
-e
-e
-e
-e
-e
Electron
Electron
O possède 8 électrons car un
atome est électriquement neutre
(il doit posséder autant de charges
positives que de charges négatives).
4. Représentation d’un ion
N possède 7 électrons car
la charge totale d’un atome est nulle :
-7e+7e=0e
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Chapitre 2 Les solutions aqueuses
Les solutions aqueuses qui seront étudiées
Définition de solution aqueuse:
Une solution aqueuse est constituée d’eau (le solvant) et d’ions dissous (le soluté).
Solutions de …
Formule de la
solution
Couleur de la
solution
Nom et formule de
l’ion responsable
de la couleur
Acide
………….
chlorhydrique
………….
(H+,Cl-)
Incolore
…………
soude
………….
Sulfate Chlorure
………….
fer (III)
de fer (II) de
………….
2+, SO 2-)
(Fe3+, 3Cl-)
4
(Na+,HO-) (Fe
…………
Incolore
………….
Sulfate de
cuivre
Chlorure
d’argent
2+, SO 2-)
+, Cl-)
(Cu
(Ag
……………
…………..
4
verte
…………
rouge
…………
bleue
……………
Ion fer II
Fe2+
……….
Ion fer III
Fe3+
…………
Ion cuivre
CU 2+
………..
incolore
……………
Remarque : les formules des solutions ne font apparaître que les ions.
I.Les solutions acides et les solutions basiques
1 Mesure du pH
Aller voir l’activité N°8 : pH et acido-basicité d’une solution
I.Les solutions acides et les solutions basiques
1 Mesure du pH
Aller voir l’activité N°8 : pH et acido-basicité d’une solution
a.Le papier pH
On dépose une goutte de la solution sur le papier pH.
Le papier pH change de couleur.
On compare cette couleur à l’étalon coloré.
Cette couleur indique le pH de la solution.
b. Le pH-mètre
On plonge la sonde du pH-mètre dans la solution
La valeur du pH de la solution s’affiche à l’écran.
Schéma :
9.2
pH-mètre
Solution de : pH = 9,2
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2. Le caractère acide ou basique des solutions aqueuses
Définition de solution acide :
Une solution aqueuse acide est constituée d’eau (le solvant) dans laquelle les ions
hydrogène (H+) sont plus nombreux que les ions hydroxydes (HO-).
Son pH est inférieur à 7.
Définition de solution basique:
Une solution aqueuse basique est constituée d’eau dans laquelle les ions
hydroxydes (HO-) sont plus nombreux que les ions hydrogène (H+).
Son pH est supérieur à 7.
Définition de solution neutre :
Une solution aqueuse neutre contient autant d’ions hydrogène que
d’ions hydroxyde.
Son pH est égal à 7.
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Echelle des pH :
0
7
14
pH
Solution acide
solution basique
solution neutre
Le pH est une grandeur sans unité.
Pour savoir si une solution est acide ou basique il suffit de connaître son
pH.
Je ronge
3 Les pictogrammes de sécurité
J’altère la santé
Je flambe
Je fait brûler
Je suis sous pression
Je nuis gravement à la santé
Je tue
J’explose
Je pollue
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plan3
3 Les pictogrammes de sécurité
Les précautions à prendre lors des manipulations en chimie :
Les gants de protection (protègent les mains)
La blouse de protection (protège les bras et les vêtements)
Les lunettes de protection (protègent les yeux)
Les chaussures fermées (protègent les pieds)
Le masque de protection (protège le système respiratoire des
poussières en suspension)
La hotte aspirante (évacue les gaz vers l’extérieur)
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4 Effet de la dilution sur le pH d’une solution aqueuse
Allez voir le document de cours sur la dilution
Pour diluer une solution, il suffit de rajouter de l’eau dans la solution.
Plus un acide est dilué, moins il est dangereux (son pH tend vers 7).
Plus une base est diluée, moins elle est dangereuse (son pH tend vers 7)
0
7
14
pH
Dilution d’une Solution acide
Dilution d’une Solution basique
II Tests d’identification d’ions en solution
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Définition de précipité :
Un précipité est un solide produit lors d’une réaction
entre ions, au sein d’une solution.
1 Tests d’identification à la soude de quelques ions
métalliques
Allez voir activité N°7 : identification d’ions en solution
Si on verse de la soude dans des solutions contenant
des ions cuivre II(Cu2+), fer II(Fe2+) et fer III(Fe3+),
il se forme des précipités colorés,(bleu, vert, rouge)
caractéristiques de chaque ion.
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III Réaction de l’acide chlorhydrique avec le fer
Allez voir l’activité N° 10 : Savoir Reconnaître une transformation
chimique
1 Le bilan de la transformation chimique
Acide chlorhydrique + fer → solution de chlorure de fer(II) + dihydrogène
Il se lit : " l'acide chlorhydrique réagit avec le fer pour former une solution de chlorure de
fer (II) et du dihydrogène."
Hors programme :
Avec les formules : équation de la réaction
Fe (s) + (H+, Cl-) → H2 (g) + Fe2+
Equation simplifiée :
(écrite sans les "ions spectateur")
+ 2Cl-
Fe (s) + 2 H+ → Fe2+ + H2 (g)
2 Comment reconnaître une transformation chimique ?
Il suffit de vérifier si :
•Il y a des espèces chimiques qui disparaissent (ce sont les réactifs)
•Il y a des espèces chimiques qui apparaissent (ce sont les produits)
3 Conservation des éléments et de la charge totale
Lors d’une transformation chimique les éléments se conservent (mais un atome peut se
transformer en ion et inversement)
et la charge totale des réactifs est égale à la charge totale des produits.
IV. La pile et l’énergie chimique
1. Réservoir d’énergie chimique et convertisseur d’énergie
La pile est un réservoir d’énergie chimique.
Lorsque la pile fonctionne, une partie de cette énergie chimique est
transférée à l’extérieur de la pile sous forme d’énergie électrique et
d’énergie thermique.
2 Fonctionnement d’une pile électrochimique
Schémas :
Etat initial
électrons
Electrode en zinc
(Zn)
Solution de sulfate
de cuivre
-
+
Electrode en
cuivre (Cu)
Etat final
Observations et interprétations:
La solution bleue se décolore car les ions Cu2+ disparaissent.
Le métal zinc disparaît car les atomes Zn se transforment en ions Zn2+.
Du métal cuivre apparaît car les ions Cu2+ se transforment en atome Cu.
L’ampoule brille car les électrons, donnés par les atomes Zn aux ions Cu2+,
la traversent.
Conclusion :
Dans cette pile il y a une transformation chimique car :
Les ions Cu2+ et les atomes Zn disparaissent
Et
Les atomes Cu et les ions Zn2+ apparaissent.
Cette transformation chimique produit de l’énergie électrique (mouvement
des électrons) que l’ampoule convertit en lumière.
3. Usure d’une pile électrochimique
« Les espèces chimiques qui réagissent dans la pile disparaissent »
signifie
« lorsque la pile fournit de l’énergie électrique, elle s’use ».
Remarque : lorsque tous les réactifs contenus dans la pile sont
« consommés », la pile ne peut plus fournir d’énergie électrique.
La pile Daniell
vidéo
English
La pile à combustible vidéo video