3E SPC CHAPITRE 1

 

a. Structure lacunaire de l’atome

 Exemple d'exercice :
Le diamètre d’un atome est d’environ 10⁻¹⁰ m et celui de son noyau d’environ 10⁻¹⁵ m.
1. Calcule combien de fois le diamètre de l’atome est plus grand que celui du noyau.
2. Que peut-on en conclure sur la place occupée par le vide dans l’atome ?

 

**Correction :**
1. 10⁻¹⁰ / 10⁻¹⁵ = 10⁵. L’atome est 100 000 fois plus grand que son noyau.
2. Cela signifie que presque tout l’atome est constitué de vide → l’atome a une structure lacunaire.

b. Électroneutralité de l’atome

Exemple d'exercice :
 L’atome de carbone a 6 protons. Combien possède-t-il d’électrons ?

 

**Correction :**
Par électroneutralité : nombre de protons = nombre d’électrons → 6 = 6.
Donc l’atome de carbone a 6 électrons.

c. Nombre de masse

Exemple d'exercice :
 Un atome d’oxygène a 8 protons et 8 neutrons. Quel est son nombre de masse A ?

 

**Correction :**
A = 8 + 8 = 16.
Le nombre de masse de l’oxygène est 16.

Exemple d'exercice :
 Un atome de sodium possède 11 protons et son nombre de masse est 23. Combien de neutrons comporte le noyau de cet atome ?

 

**Correction :**
A = 11 + neutrons = 23.

Le nombre de neutrons est 23-11, soit 12 neutrons.

d. Masse d’un atome ≈ masse du noyau

Exemple d'exercice :
 La masse d’un proton est environ 1,67 × 10⁻²⁷ kg, celle d’un neutron est presque identique, et celle d’un électron est 9,1 × 10⁻³¹ kg.

Calcule le rapport entre la masse d'un nucléon (proton ou neutron) et la masse d'un électron. Que peut-on en déduire ?

 

**Correction :**
1,67 × 10⁻²⁷ / 9,1 × 10⁻³¹ ≈ 1836.
Un proton est environ 1800 fois plus lourd qu’un électron.
Donc la masse d’un atome est presque entièrement due à son noyau.

e. Masse et volume proportionnels

Exemple d'exercice :
On mesure la masse de différents volumes d’eau :
- 50 mL d’eau → 50 g
- 100 mL d’eau → 100 g
- 200 mL d’eau → 200 g

1. Que peut-on dire de la relation entre la masse et le volume ?
2. Quelle est la masse volumique de l’eau dans ces conditions ?

 

**Correction :**
1. La masse est proportionnelle au volume.
2. Le rapport m/V = 100 g / 100 mL = 1 g/mL. La masse volumique de l’eau est donc 1 g/mL.

 

Exemple d'exercice :

La masse volumique de l'or est 19,3 g/mL.

1. Calculer la masse d'un litre d'or.

2. Calculer le volume occupé par 100 g.

**Correction:**

 

La masse volumique est définie par : ρ = m / V, où m est la masse (en g) et V le volume (en mL).

 

1. Masse d’un litre d’or

 

1 L = 1000 mL.
m = ρ × V = 19,3 × 1000 = 19 300 g
Soit m = 19,3 kg.

 

2. Volume occupé par 100 g d’or

 

V = m / ρ = 100 / 19,3 ≈ 5,18 mL.

 

Réponses finales :
1. La masse d’un litre d’or est 19,3 kg.
2. Le volume occupé par 100 g d’or est environ 5,2 mL.

f. Masse volumique et température

Exemple d'exercice :
 On mesure la masse volumique de l’eau à différentes températures :
- à 0 °C, ρ = 0,9998 g/mL
- à 20 °C, ρ = 0,998 g/mL
- à 100 °C, ρ = 0,958 g/mL

1. Comment évolue la masse volumique quand la température augmente ?
2. Quelle explication peut-on donner ?

 

**Correction :**
1. La masse volumique diminue quand la température augmente.
2. Parce que le volume occupé par l’eau augmente quand on la chauffe, tandis que la masse reste la même.