Chimie - Atomes à modeler

Atomes

Cycle

à modeler

Durée : 3 séances de 55 min et d’une de 35 min (plus entraînement de 30 min). Disciplines : Physique-Chimie

Notions et compétences

Objectifsélèves

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Activité

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Objectifs élèves

• Expliquer la différence de conductivité de solutions aqueuses à l’aide du modèle particulaire ;
• Découvrir que la matière peut être modélisée de nombreuses manières ;
• Approcher le modèle de l’atome, puis celui de l’ion.
• Comprendre que chaque modèle permet de représenter, d’expliquer et de prédire certains phénomènes ;
• Réaliser que tous les modèles ont des limites et qu'il est important de les garder en tête lorsqu’on les utilise.

Notions, connaissances et compétences

Notions et connaissances travaillées : Structure de la matière, atomes, ions, modélisation, organisation de la matière, structure lacunaire, électrons, protons, classification périodique des éléments. Compétences travaillées : Établir une correspondance modèle/phénomène réel.

Activité 3 : Un nouveau modèle : l'ion

Durée : 55 minutes Déroulé : Pour interpréter les observations liées à la conduction des solutions, le professeur introduit le modèle de l’ion. Un travail de modélisation à partir de pâte à modeler et de l’utilisation de la classification périodique permet de se l’approprier en le manipulant. Message à emporter : Un ion et un atome d’un élément de la classification périodique ont en commun un même nombre de charges électriques positives dans le noyau, soit un même nombre de protons. Pour représenter le modèle d’un ion positif ou négatif, on ne peut faire varier que le nombre d’électrons. Le nombre de protons reste le même que celui de l’élément de la classification correspondant.

Activité 2 : Un nouveau modèle : l'atome

Durée : 55 minutes Déroulé : Pour interpréter les observations liées à la conduction des solutions, le professeur introduit le modèle atomique. Une activité de modélisation avec de la pâte à modeler et la classification périodique permet aux élèves de découvrir et de s’approprier ce modèle en le manipulant. Message à emporter : La matière est composée d’atomes, dont les symboles chimiques figurent dans la classification périodique des éléments. Chaque atome contient un noyau avec des protons (charges positives) et des électrons (charges négatives) qui gravitent autour. Le nombre de protons, égal à celui des électrons, correspond au numéro atomique indiqué dans la classification périodique.

Activité 4 : Retour sur le phénomène étudié

Durée : 35 minutes Déroulé : Pour s’assurer que les élèves ont compris les liens entre le numéro atomique de l’élément, le nombre d’électrons et de protons, la charge excédentaire figurant sur la formule de l’ion et la représentation du modèle, il leur est demandé de retrouver le modèle d’un atome ou d’un ion et sa formule chimique, à partir de constituants en pâte à modeler que l’enseignant leur fournit. Puis, l'enseignant interprète la conduction des solutions aqueuses en s'appuyant sur les nouveaux modèles.

Message à emporter : Le sel est composé de l’élément chlore et de l’élément sodium. L’eau réussit à dissocier le sel. L’atome de sodium est dans un état plus stable avec un électron de moins, l’atome de chlore avec un électron de plus. On a donc des ions chlorure et des ions sodium dans l’eau. Si on relie la solution salée à un circuit électrique, les ions peuvent alors se déplacer dans la solution et assurer le passage du courant. L’eau ne réussit pas à dissocier les molécules de sucre. Il n’y a pas d’ions dans la solution sucrée.

Activité 1 : Un modèle particulaire qui a des limites

Durée : 55 minutes Déroulé : Eprouver les limites d’un modèle et la nécessité de le faire évoluer : Pour expliquer la différence de conductivité de solutions ioniques, il est proposé aux élèves de modéliser à un niveau microscopique la matière sous différents états (eau à l’état solide, liquide et gazeux) ainsi que trois mélanges (air, eau sucrée, eau salée). Message à emporter : Le modèle particulaire permet d’interpréter les différents états de la matière et les mélanges au niveau microscopique, mais n’explique pas la conduction des solutions. Comme tout modèle, ce dernier possède des limites.