Les atomes ines et léna 2026 4a

La matière! La masse de l'air

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la correction

Chapitre : Atomes, molécules et transformations chimiquesnous allons nous placer à l’échelle microscopique.

• I. Structure de la matière :
• 1 Les atomes

Coller l’activité Ines et léna

Dès sa sortie du collège, Inès, élève de 4ème, appelle et raconte à sa copine Léna, élève de 3ème ce qu’elle vient d’apprendre en cours de sciences physiques.  Extrait de la discussion : Inès : - tu te rends compte que dans une goutte d’eau, il y a mille milliards de milliards de molécules d’eau. Mais, au fait, tu sais toi ce que c’est qu’une molécule ? Léna : - une molécule est une entité chimique formée à partir d’au moins deux atomes liés entre eux ou si tu préfères une construction d’atomes …

Inès : - STOP !! Tu me parles d’atomes !! C’est quoi ça ??? Léna : - Oh, les atomes, ce n’est rien que des toutes, toutes, toutes petites, des minuscules, des microscopiques petites particules de matière. Et même qu’au microscope électronique, on n’peut pas les voir !! Pour avoir la chance de les regarder, il faut utiliser le microscope à effet tunnel qui grossit, je crois, jusqu’à un milliard de fois, tu t’rends compte !! Alors nous avec nos yeux, on n’est pas près d’en voir. Et pourtant, ils sont partout !!

Nous sommes faits d’atomes, d’un nombre gigantesque d’atomes et de toutes sortes !! Nous respirons des atomes, nous mangeons des atomes, nous marchons sur des atomes, nous jouons avec des atomes … TOUT EST ATOME : nous et tout ce qui nous entoure sur Terre et dans l’univers !!!

Inès : - Oh la la, ça m’donne le tournis … Et qu’est-ce qu’il existe comme atome ? Léna : - Et bien il en existe en réalité une bonne centaine mais je n’en connais que certains d’entre eux. A chaque atome, on associe un nom et un symbole. Tiens, par exemple, nous respirons l’atome d’oxygène de symbole O.

Voici un tableau que tu peux compléter à l’aide de ton livre :

NOM de l’atome

Hydrogène

Oxygène

Carbone

Azote

Fer

SYMBOLE de l’atome

Fe

• Comme tu le vois, son symbole est le plus souvent la 1ère lettre de son nom écrit en lettre capitale.
• Inès : - Et qu’est ce que tu connais comme molécule ? Elles ont un symbole elles aussi ?
• Léna : Je n’en connais que cinq mais j’ai hâte d’en apprendre d’autres. Et on ne parle pas de symbole mais de formule chimique d’une molécule.

• Voici un autre tableau à compléter. Certaines réponses sont dans le livre, d’autres viennent logiquement

• On peut voir à travers la formule chimique de la molécule d’eau que :
• La molécule d’eau est formée de 2 atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène liés entre eux.

• Peux-tu décrire les autres molécules ? Je t’écoute.
• Inès : - Et bien, si j’ai compris, je dirais que :
• • la molécule de dioxygène est formée de 2 atomes d’Oxygène liés entre eux.
• Léna : - Bravo, tu as tout compris !!!

Inès : - Et bien, si j’ai compris, je dirais que : • la molécule de dioxygène est formée de 2 atomes d’Oxygène liés entre eux. Léna : - Bravo, tu as tout compris !!!

BILAN :

♥ Une molécule est constituée d’au moins deux atomes liés entre eux. Une molécule est représentée par une formule chimique, cette formule permet de connaître les atomes et leur nombre.

♥ Chaque atome est lui représenté par un Symbole. Il commence toujours par une lettre Majuscule presque toujours la 1ère lettre de son nom, suivi ou non d’une minuscule pour pouvoir distinguer 2 atomes différents dont le nom commence par la même lettre.

On les modélise par une Boule de couleur. Le « tableau périodique » dresse la liste de tous les différents atomes existant dans l’univers, on les appelle aussi les différents éléments chimiques.

2 Les molécules

• La molécule d’eau

Définition d’un atome

• La matière est constituée de petits grains :

les atomes.

• Il existe plus de 100 atomes différents qui peuvent s’assembler.

• Définition d’une molécule

• Une molécule est un assemblage d’atomes identiques ou différents.

Règles pour la formule des molécules :

• Les 3 atomes importants sont le Carbone (C), l’Hydrogène (H), et l’Oxygène (O)
• L’ordre des lettres est alphabétique CHO.
• Le nombre d’atomes se met en bas à droite de la lettre.

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Introduire le mot de passe

• Grace aux modèles moléculaires, il est possible de représenter les molécules bien plus grandes qu’elles ne le sont en réalité. Les molécules et les atomes sont en fait 100 millions de fois plus petits.

• Pour chaque molécule :
• Indiquer dans le tableau le nombre d’atomes de chaque sorte
• Noter la formule dans le tableau
• Construire avec les modèles moléculaires
• Dessiner la molécule dans le tableau

Bilan 1/ Les atomes

L’atome est la plus petite particule de matière. Comme il y a différents types d’atomes (118), on les modélise par des petites boules de couleurs différentes et de tailles différentes et on leur donne un symbole

Modèle de l’atome

Nom

Carbone

Hydrogène

Oxygène

Azote

Symbole

2/ Les molécules

Dans la majorité des cas, les atomes ne restent pas seuls, ils s’assemblent pour former des molécules. Les molécules sont donc constituées par des assemblages d’atomes liés entre eux par des liaisons chimiques. On représente les molécules par une formule et un modèle moléculaire.  Exemples : Les gaz dioxygène, dihydrogène, dioxyde de carbone et méthane et l’eau liquide sont constitués de molécules.

Modèle de la molécule

Nom de la molécule

Eau

Dioxygène

Diazote

Dioxyde de carbone

Méthane

Butane

Formule chimique de la molécule

H2O

O2

N2

CO2

CH4

C4H10

Modèle de la molécule

Nom de la molécule

Eau

Dioxygène

Diazote

Dioxyde de carbone

Méthane

Butane

Formule chimique de la molécule

H2O

O2

N2

CO2

CH4

C4H10

Que représentent les chiffres en indice ? Ils indiquent le nombre d’atomes dans la molécule. Exemple : Dans H2O, il y a 2 atomes d’hydrogène et 1 atome d’oxygène. Que représentent les lettres ? Elles indiquent le nom des atomes dans la molécule Quand il n’y a pas de chiffre en indice, que cela signifie-t-il ? Il est sous-entendu « 1 ».

Exercice d’application : Donne la formule chimique des molécules suivantes :

Site de Gilbert Gastebois pour trouver les molécules

Modèle moléculaire

Formule chimique

C3H8

C2H6

C2H4O2

C2H6O

H2O2

Même formule mais agencement des atomes 

Nom

Ethanol

Eau oxygénée

Propane

Ethane

Acide acétique

Modèle moléculaire

Formule chimique

NO2

C2H5NO

H2

C2H7N

C2H6O

Nom

Dioxyde d’azote

Ethanamide

dihydrogène

Ethylamine

Ether méthylique

Formules de molécules

Exercices

3/ Que se passe-t-il lors d’une transformation chimique ?

A/ Lors de la combustion du carbone dans le dioxygène.

Prenons un cas particulier:

• 9 molécules de dioxygène
• 9 atomes de carbone

Regardez ce qu’il se passe…

Avant la combustion

Le bocal contient

du dioxygène

du carbone

Démarrage de la combustion

source de chaleur

Combustion du carbone= réorganisation des atomes

Combustion du carbone= réorganisation des atomes

Après la combustion

Après la combustion

Le bocal contient

des molécules de dioxydede carbone

Avantla transformation

Aprèsla transformation

Tous les atomes de carbone (9) ont pu s’associer à des molécule de dioxygène (9) : Il ne reste ni carbone ni dioxygène mais seulement du dioxyde de carbone (9 )!

Ecriture de l’équation-bilan de la combustion du carbone

Réaction

dioxydede carbone

carbone

dioxygène

Equation-bilan de la combustion:

O2

CO2

Mettons cette fois-ci beaucoup de carbone dans un tout petit peu de dioxygène

Regardez ce qu’il se passe…

Avant la combustion

Le bocal contient

du dioxygène

du carbone

Démarrage de la combustion

source de chaleur

Combustion du carbone= réorganisation des atomes

Combustion du carbone= réorganisation des atomes

Après la combustion

Après la combustion

Le bocal contient

des molécules de dioxydede carbone

des atomes de carbone qui n’ont pas réagi

Avantla réaction

Aprèsla réaction

Certains atomes de carbone n’ont pas réagi  il reste du carbone.Le carbone est en excès.

Mettons cette fois-ci peu de carbone dans un beaucoup de dioxygène

Regardez ce qu’il se passe…

Avant la combustion

Le bocal contient

du dioxygène

du carbone

Démarrage de la combustion

source de chaleur

Combustion du carbone= réorganisation des atomes

Combustion du carbone= réorganisation des atomes

Après la combustion

molécules de dioxydede carbone

molécules de dioxygène qui n’ont pas réagi

Après la combustion

Avantla transformation

Aprèsla transformation

Certaines molécules de dioxygène n’ont pas réagi  il reste du dioxygène. Le dioxygène est en excès.

Une transformation chimique s’arrête quand un des réactifs a totalement disparu !!!

Retour à votre TD

Molécule de dioxygène

Atome de carbone

Molécule de dioxyde de carbone

La combustion s’arrête car il n’y a plus de dioxygène

Etat final

Etat initial

Il reste du carbone mais pas de dioxygène Il s’est formé du dioxyde de carbone!

B/ Lors de la combustion du méthane dans le dioxygène.

Molécule de dioxygène

Molécule de méthane

Molécule de dioxyde de carbone

Molécule d’eau

Etat final

Etat initial

Molécule de dioxygène Atome de carbone Molécule de dioxyde de carbone

Etat initial

Etat final

Molécule de dioxygène Molécule de dioxyde de carbone Molécule d’eau Molécule de méthane

Etat final

Etat initial

CONCLUSION : Au cours d’une transformation chimique :  Les molécules des réactifs disparaissent pour former de nouvelles molécules, les produits.  Le nombre d’atomes de chaque sorte ne change pas, ils se réarrangent entre eux pour former de nouvelles molécules. Il y a CONSERVATION des atomes lors d’une transformation chimique.

4/ Ecriture de la transformation chimique

A/ Combustion du carbone C

REACTIFS

PRODUITS

NOM

carbone + dioxygène

dioxyde de carbone

Modèles moléculaires

Equation de la réaction avec les symboles

C + O2

CO2

C’est facile ICI

Attention : Il est interdit de modifier les formules chimiques pour équilibrer !!

B/ Combustion du méthane CH4

C’est beaucoup plus dur car :

REACTIFS

PRODUITS

NOM

méthane + dioxygène

dioxyde de carbone + eau

Modèles moléculaires

Comptage des atomes

1 C + 4 H + 2 O

3 O + 1 C + 2 H

Ce n’est pas équilibré au niveau des atomes !!!!

Il nous faut donc une méthode pour équilibrer: il y en a pour tous niveaux, on en prendra une simple

Cas général

Exemple de la combustion du butane

1/ Ecrire le bilan de la transformation chimique avec des mots.

butane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau

2/ Remplacer chaque molécule par sa formule chimique.

C4H10 + O2 → CO2 + H2O

3/ Compter les atomes de chaque sorte : compter à gauche, puis à droite. Si l’on ne trouve pas les mêmes nombres à gauche et à droite, la réaction n’est pas équilibrée.

Réactifs

Produits

4 atomes C 10 atomes H 2 atomes O

1 atome C 2 atomes H 3 atomes O

4/ Commencer par équilibrer le C à gauche et à droite

Equilibrer l’atome C (présents dans C4H10 et CO2) C4H10 + O2 → 4 CO2 + H2O

5/ Continuer en équilibrant le H à gauche et à droite.

Equilibrer l’atome H (présents dans C4H10 et H2O) C4H10 + O2 → 4 CO2 + 5 H2O

6/ Finir en équilibrant le O et en commençant par la droite. Si vous ne tombez pas sur un entier, vous multiplierez toute l’équation par 2

Equilibrer l’atome O (présents dans C4H10, 4 CO2, O2, et 5 H2O) C4H10 + 6,5 O2 → 4 CO2 + 5 H2O

2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O

7/ Vérifier en comptant les atomes de chaque sorte.

Réactifs

Produits

8 atomes C 20 atomes H 26 atomes O

8 atomes C 20 atomes H 26 atomes O

2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O

Butane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau

Cas général

Exemple de la combustion du butane

1/ Ecrire le bilan de la transformation chimique avec des mots.

méthane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau

2/ Remplacer chaque molécule par sa formule chimique.

CH4 + O2 → CO2 + H2O

3/ Compter les atomes de chaque sorte : compter à gauche, puis à droite. Si l’on ne trouve pas les mêmes nombres à gauche et à droite, la réaction n’est pas équilibrée.

Réactifs

Produits

1 atomes C 4 atomes H 2 atomes O

1 atome C 2 atomes H 3 atomes O

4/ Commencer par équilibrer le C à gauche et à droite

Equilibrer l’atome C (présents dans CH4 et CO2) CH4 + O2 → CO2 + H2O

5/ Continuer en équilibrant le H à gauche et à droite.

Equilibrer l’atome H (présents dans CH4 et H2O) CH4 + O2 → CO2 + 2 H2O

6/ Finir en équilibrant le O et en commençant par la droite. Si vous ne tombez pas sur un entier, vous multiplierez toute l’équation par 2

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

7/ Vérifier en comptant les atomes de chaque sorte.

Réactifs

Produits

1 atomes C 4 atomes H 4 atomes O

1 atomes C 4 atomes H 4 atomes O

REACTIFS

PRODUITS

NOM

méthane + dioxygène

dioxyde de carbone + eau

Modèles moléculaires

Equation de la réaction avec symboles

CH4 + 2 O2

CO2 + 2 H2O

CONCLUSION : L’équation de la réaction précise le sens de la transformation et traduit la conservation des atomes par des nombres placés devant les formules.

C/ Applications à d’autres combustions

C/ Applications à d’autres combustions

REACTIFS

PRODUITS

NOM

propane + dioxygène

dioxyde de carbone + eau

Modèles moléculaires

Equation de la réaction avec symb.

C3H8 + 5 O2

3 CO2 + 4 H2O

REACTIFS

PRODUITS

NOM

hexane + dioxygène

dioxyde de carbone + eau

Modèles moléculaires

Equation de la réaction

2 C6H14 + 19 O2

12 CO2 + 14 H2O

REACTIFS

PRODUITS

NOM

dihydrogène + dioxygène

eau

Modèles moléculaires

Equation de la réaction

2 H2 + O2

2 H2O

REACTIFS

PRODUITS

NOM

fer + dioxygène

Oxyde de fer

Modèles moléculaires

Inventé

Equation de la réaction

4 Fe + 3 O2

2 Fe2O3

5/ La masse est-elle conservée lors d’une transformation chimique ?

Essayons donc d’aider notre ami tintin, embarqué à bord du plus célèbre sous-marin de la BD  « Le Trésor de Rackham le Rouge »

Professeur, j’ai un problème ! Mon sous- marin ne remonte plus. Que puis-je faire ? J’ai un stock de craie, d’acide et de soude à bord, est-ce que cela peut m’aider ?

Tintin, tu peux essayer de mélanger les craies et l’acide. Ça produit un gaz (CO2 je crois) qui te fera remonter à la surface car il allègera ton sous-marin !

L’expérience décrite par Tournesol va-t-elle sauver Tintin ou le capitaine Haddock dit-il la vérité?

1/ Ce que je pense et ce que je vais faire… RAISONNER ( /2)

Je pense que Haddock a raison car la masse totale des molécules ne changera pas lors de la réaction chimique. En effet, les molécules ne peuvent pas sortir du sous-marin. Je vais peser les réactifs (craie + acide chlorhydrique) au début puis tout au long de la réaction avec une balance. Attention, il faut un bocal FERME.

Le matériel que je vais utiliser est :

Erlenmeyer fermé avec bouchon, craie, acide chlorhydrique, balance, spatule, pipette.

2/ Je réalise mon expérience… proprement et dans le calme. (appelle le professeur)

3/ Ce que j’observe…S’INFORMER ( /2)

Les résultats CHIFFRES de mon expérience sont :

AU début de l’expérience : L’ensemble ( craie + acide dans l’erlenmeyer + bouchon) pèse 200,00 g Au cours de l’expérience, la craie se rongée par l’acide et du dioxyde de carbone se forme. La masse est et reste toujours de 200,00 g.

Je réalise un schéma légendé et PROPRE de l’expérience que j’ai faite et j’indique les résultats chiffrés:

5/ Ouverture : Encore ce fameux Antoine LAVOISIER (18ème siècle), père de la chimie moderne, qui revient avec sa célèbre maxime : Explique pourquoi il a dit cela.

« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme"

L’équation de la transformation chimique qui a lieu est : CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + CO2 + H2O

Il y a conservation des atomes de chaque sorte durant cette réaction : ce qui change est leur arrangement. La maxime de Lavoisier (Rien se perd, rien ne se crée, tout se transforme) est ici facile à comprendre.

• 2. Comment représenter une réaction chimique ?

Il faut savoir : Une réaction chimique peut être représentée par une équation-bilan.

• Les corps qui réagissent sont

les réactifs.

• Les corps qui se forment sont

les produits.

• Ces corps peuvent être représentés par leur

formule chimique.

• Au cours de la réaction chimique il y a conservation des atomes, il faut donc retrouver le même nombre d’atomes de chaque espèce dans les produits et dans les réactifs.

• Exemple 1 :

la combustion du carbone Mais qu’est-ce qu’une combustion ?

Les Combustions

Définition : Une Combustion est une situation ou quelque chose brule. Exemple : Barbecue, cheminée etc ….

1 Comment allumer le cure dent ?

• Définition :
• Pour commencer une combustion, il faut :
• une source d’énergie 
• une étincelle
• une source de chaleur

• 2 On brule le cure dent

• Observation : Le cure dent rétréci

Définition :

• Une Combustion a besoin de quelque chose à bruler.
• C’est le Combustible
• Exemple : bois, papier, essence etc……

I. Combustion du carbone

https://www.youtube.com/watch?v=w-PKHZRATJ4

www.youtube.com/watch?v=3EkYo https:// _-VRic

https://www.youtube.com/watch?v=EThM1doqo_A

https://www.youtube.com/watch?v=EThM1doqo_A

II. Combustion du méthane

https://www.youtube.com/watch?v=1rpB0_LGZcI

• https://www.youtube.com/watch?v=EThM1doqo_A

• 3 On met le cure-dent dans un tube à essai
• Observation :
• Le cure-dent d’éteint

• Réactifs :

 carbone + dioxygène

• Produits :

 dioxyde de carbone

• Bilan : carbone  +  dioxygène  →  dioxyde de carbone

Représentation du bilan de la réaction :

Dans ce cas, l’équation-bilan est équilibrée.

Equation-bilan:   C + O2 →   CO2

• Lors d’une réaction chimique, les atomes se réarrangent, mais ne disparaissent pas.
• L’équation-bilan doit être équilibrée :

les mêmes atomes figurent, en même nombre, dans les réactifs et dans les produits.

• Équilibrer une équation-bilan signifie que l’on va placer devant les formules des réactifs et des produits des coefficients entiers, les plus petits possibles, afin de retrouver le même nombre d’atomes de chaque nature dans la partie gauche de l’équation (dans les réactifs) et dans la partie droite (dans les produits).

• On n’a évidemment pas le droit de modifier la formule chimique des réactifs et des produits.
• Exemple : La formule chimique du dioxygène est O2 et l’on n’a pas le droit d’écrire O. 

• Exemple 2 : Cas de la combustion incomplète du carbone:
• Si la combustion du carbone est incomplète, alors il y a formation de monoxyde de carbone :
•  Réactifs : carbone + dioxygène
•  Produits : monoxyde de carbone
•  Bilan : carbone  +  dioxygène  →  monoxyde de carbone
• Equation-bilan:   C + O2 →   CO
• Cette équation-bilan n’est pas équilibrée…

• Équilibrer une équation-bilan signifie que l’on va placer devant les formules des réactifs et des produits des coefficients entiers, les plus petits possibles, afin de retrouver le même nombre d’atomes de chaque nature dans la partie gauche de l’équation (dans les réactifs) et dans la partie droite (dans les produits).
• On n’a évidemment pas le droit de modifier la formule chimique des réactifs et des produits.
• Exemple : La formule chimique du dioxygène est O2 et l’on n’a pas le droit d’écrire O. 
• Pour équilibrer l’équation-bilan de la réaction chimique précédente, il faut donc écrire:
• Traduisons cette équation-bilan à l’aide des modèles :

• III. Conservation de la masse :
• On fait tomber un morceau de craie dans l’acide chlorhydrique. Il réagit alors en donnant un dégagement gazeux.
• On constate alors qu’à la suite de cette réaction la masse de l’ensemble des réactifs et des produits n’a pas changé.
• Conclusion : Au cours d’une réaction chimique, la masse des réactifs disparus est égale à la masse des
• produits formés.

Conclusion : Au cours d’une réaction chimique, la masse des réactifs disparus est égale à la masse des produits formés.