Par Sylvain Houle Sciences Physiques - Secondaire 4- Le nucléaire

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Introduction

De l ’Antiquité jusqu’au Moyen Âge

De la Renaissance jusqu’au 19e siècle

Du 19e siècle jusqu’à nos jours

Le modèle atomique actuel

Caractéristiques des particules de l ’atome

En conclusion

Page présentation

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Comment sont constitués l’air, le feu, l ’eau, la terre et tout ce qui nous entoure ? Quels sont les

secrets de la matière ?

On sait aujourd’hui que la matière est constituée de molécules, elles-mêmes formées d’atomes.

Mais ceci n’a pas toujours été le cas !

Cette présentation te montre l’évolution du modèle de l’atome de l’Antiquité à nos jours.

Maintenant, à toi de jouer, en naviguant parmi les différentes diapositives !

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Tout commence au 5e siècle avant Jésus-Christ, en Grèce, qui est en

plein épanouissement.Le philosophe Leucippe invente le

mot « atome » qui signifie « indivisible ».

Selon lui, la matière est constituée de particules infiniment petites,

qu’on ne peut pas diviser.

Leucippe

460-370 av. J.-C.

ATOMOS=

INSÉCABLE

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Quelques années plus tard, Démocrite, disciple de Leucippe, approfondit l ’idée de ce dernier pour en faire une véritable théorie. Il soutient que :•les atomes se combinent les uns aux autres de différentes façons;•les atomes sont constamment en mouvement;•entre les atomes c’est le vide;Il introduit ainsi l ’idée de discontinuité de la matière.

DÉmocrite

460-370 av. J.-C.

Le modèle de Démocrite:particules pleines, insécables

et éternelles avec du « vide » entre.

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D ’autres ne sont pas d ’accord.D ’autres ne sont pas d ’accord.Aristote, grand philosophe grec, Aristote, grand philosophe grec,

propose la théorie des quatre propose la théorie des quatre éléments. Pour lui, la matière éléments. Pour lui, la matière et tous les êtres vivants sont et tous les êtres vivants sont

composés d’eau, de terre, d’air composés d’eau, de terre, d’air et de feu.et de feu.

Plutôt incroyable comme Plutôt incroyable comme croyance n ’est-ce pas !croyance n ’est-ce pas !

FEUFEU

TERRETERRE AIRAIR

EAUEAU

ARISTOTE

384-322 av. J.-C.

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Selon Aristote, la matière est continue, c’est-à-dire qu’elle occupe tout l’espace, sans vide.

Il ajoute que l’eau, l’air, la terre et le feu se combinent sous l’action des quatre qualités fondamentales que sont l ’humide et le sec, le froid et le chaud pour former les

autres substances.Cette théorie sera populaire très longtemps mais finira par

être détrônée par « l ’atomisme ».

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Au cours des 1000 ans qui vont suivre, la science progresse lentement.

Les alchimistes ajoutent un peu de magie et de religion à la science en

essayant de transformer le plomb en or avec la pierre philosophale, en

essayant aussi de trouver un remède qui guérit toutes les maladies, le tout

sans succès.Leurs méthodes seront cependant à la

base de la méthode expérimentale.

L ’alchimiste travaille avec le soufre, le

plomb, le fer, l’or, l’argent et le mercure.

Il cherche aussi l’élixir de longue vie.

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Le 15e siècle amène un intérêt croissant pour ce qui nous entoure. On s’intéresse davantage à la

géographie, l’astronomie, la médecine et la chimie.La recherche scientifique avance à pas de géant. Les

contributions de Boyle, de Lavoisier et de Proust révolutionnent les sciences physiques et imposent de

façon définitive la méthode expérimentale.

Robert Boyle(1627-1691)

Louis-joseph proust(1754-1826)

Antoine Lavoisier(1743-1794)

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John Dalton(1766-1844)

Au début du 19e siècle, c’est dans un bouillonnement d’idées que le savant

anglais John Dalton approfondit les idées de Démocrite sur l’atome.

• Il décrit les atomes comme de petites billes de tailles et de forme différentes.

•Il fait, entre autres, la distinction entre corps simple et corps composé.

Au début du 19e siècle, c’est dans un bouillonnement d’idées que le savant

anglais John Dalton approfondit les idées de Démocrite sur l’atome.

• Il décrit les atomes comme de petites billes de tailles et de forme différentes.

•Il fait, entre autres, la distinction entre corps simple et corps composé.

Corps simple : formé d’un ou plusieurs atomes semblables

Corps composé : formé d’atomes ou d’éléments différents

Corps simple : formé d’un ou plusieurs atomes semblables

Corps composé : formé d’atomes ou d’éléments différents

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• Il soutient ensuite que les atomes d ’un même élément sont identiques et ont la même masse.

• Il met aussi de l ’ordre en recensant tous les éléments connus et les classe selon leur masse.

• Somme toute, il donne une identité propre à l ’atome… et formule le premier vrai modèle moderne, appelé « boule de billard de Dalton».

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En 1896, sir Joseph Thomson, physicien anglais, approche un aimant d’un tube cathodique et

remarque que la trajectoire du courant s’incurve.Il en déduit que l ’atome contient des particules

électriques, de charge négative, qu’il nomme « électrons ».

Joseph Thomson(1856-1940)L ’expérience de Thomson

—Thomson découvre l ’électronThomson découvre l ’électron

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Bien sûr, comme les atomes sont neutres, Thomson déduit aussi qu’ils doivent contenir une charge positive pour annuler

celle de l ’électron.Il ne nomme cependant pas cette

charge.

Bien sûr, comme les atomes sont neutres, Thomson déduit aussi qu’ils doivent contenir une charge positive pour annuler

celle de l ’électron.Il ne nomme cependant pas cette

charge.

En math, tu sais qu’un moins En math, tu sais qu’un moins annule un plus (-5 + 5 = 0)!annule un plus (-5 + 5 = 0)!Dans l’atome, un électron est Dans l’atome, un électron est négatif et l ’atome est neutre, négatif et l ’atome est neutre,

c ’est-à-dire sans charge.c ’est-à-dire sans charge.Il faut donc qu’il y ait une Il faut donc qu’il y ait une

charge positive pour contrer la charge positive pour contrer la charge de l ’électron !charge de l ’électron !

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En 1904,Thomson propose un modèle d’atome, surnommé depuis

"le pudding de Thompson".Il imagine l’atome comme une sphère remplie d'une substance

électriquement positive et fourrée d'électrons négatifs "comme des

raisins dans un cake"

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Ernest rutherford(1871-1937)

En 1899, Ernest Rutherford bombarde une mince feuille d’or, dont les atomes sont lourds, avec des

particules positives très petites et très rapides.Il observe que presque toutes les particules

passent au travers de la feuille sans être déviées. Cela lui permet d ’arriver à des conclusions

décisives.

En 1899, Ernest Rutherford bombarde une mince feuille d’or, dont les atomes sont lourds, avec des

particules positives très petites et très rapides.Il observe que presque toutes les particules

passent au travers de la feuille sans être déviées. Cela lui permet d ’arriver à des conclusions

décisives.

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Ses conclusions sont les suivantes

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La majeure partie de l ’atome est vide et

presque toute sa masse est concentrée dans un noyau petit, de charge

positive.

La majeure partie de l ’atome est vide et

presque toute sa masse est concentrée dans un noyau petit, de charge

positive.

Le noyau positif s ’appelle

«PROTONS ».

Le noyau positif s ’appelle

«PROTONS ».Un épais nuage d’électrons très

léger gravite à grande vitesse autour du noyau à une grande distance de

celui-ci.

Un épais nuage d’électrons très léger gravite à grande vitesse autour du noyau à une grande distance de

celui-ci.

Comme l ’atome est neutre, les protons sont en nombre égal aux électrons.

Comme l ’atome est neutre, les protons sont en nombre égal aux électrons.

+Rutherford découvre le protonRutherford découvre le proton

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Rutherford présente ainsi le modèle « planétaire » de l ’atome. En effet, l ’analogie avec le système solaire où les planètes gravitent autour du soleil

est évidente.

L ’existence du noyau et du proton est maintenant démontré

L ’existence du noyau et du proton est maintenant démontré

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À ce moment, il reste cependant encore quelques mystères sur

l’atome. Entre autres:

•Comment les électrons se déplacent-ils autour du noyau ?

•Quelle est leur distribution ?

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Niels Bohr(1885-1962)

Le physicien Danois Niels Bohr Le physicien Danois Niels Bohr amène une réponse à ces questions.amène une réponse à ces questions.Il introduit dans la conception du Il introduit dans la conception du modèle atomique de Rutherford la modèle atomique de Rutherford la notion de NIVEAUX D’ÉNERGIE.notion de NIVEAUX D’ÉNERGIE.Les électrons en rotation autour du Les électrons en rotation autour du noyau doivent se distribuer sur des noyau doivent se distribuer sur des orbites définis appelés COUCHES orbites définis appelés COUCHES ÉLECTRONIQUES.ÉLECTRONIQUES.

Le physicien Danois Niels Bohr Le physicien Danois Niels Bohr amène une réponse à ces questions.amène une réponse à ces questions.Il introduit dans la conception du Il introduit dans la conception du modèle atomique de Rutherford la modèle atomique de Rutherford la notion de NIVEAUX D’ÉNERGIE.notion de NIVEAUX D’ÉNERGIE.Les électrons en rotation autour du Les électrons en rotation autour du noyau doivent se distribuer sur des noyau doivent se distribuer sur des orbites définis appelés COUCHES orbites définis appelés COUCHES ÉLECTRONIQUES.ÉLECTRONIQUES.

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Reste un problème à résoudre: comment les protons surmontent-ils la force de répulsion électrique qui devrait normalement les éloigner les uns des autres puisqu’ils sont

de même charge ?En effet, selon la loi des charges, deux charges de même

nature se repoussent. Alors, pourquoi le noyau « n ’éclate-t-il » pas ?

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James Chadwick améliore le modèle de Bohr en 1932 en apportant une solution au

problème mentionné.Il déduit que comme le noyau n’éclate pas, il doit s’y trouver

une autre force capable de contrer la force électrique.Si le noyau peut garder sa

cohésion, c’est en partie grâce à la présence des NEUTRONS,

particules neutres, présentes dans le noyau.

James Chadwick

(1891-1974)

+ +n

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Ce dernier modèle, appelé « modèle Rutherford-Bohr » est encore en vigueur aujourd’hui.

On l ’appelle aussi « modèle atomique actuel

simplifié ».Tu retrouves dans ce qui

suit, un résumé de ses principales

caractéristiques.

Ce dernier modèle, appelé « modèle Rutherford-Bohr » est encore en vigueur aujourd’hui.

On l ’appelle aussi « modèle atomique actuel

simplifié ».Tu retrouves dans ce qui

suit, un résumé de ses principales

caractéristiques.

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Le modèle actuel présente Le modèle actuel présente l ’atome comme une unité l ’atome comme une unité divisible comportant des divisible comportant des

particules positives particules positives (protons) et des particules (protons) et des particules

neutres (neutrons), neutres (neutrons), concentrées dans un noyau concentrées dans un noyau minuscule et dense, et des minuscule et dense, et des

particules négatives particules négatives (électrons) évoluant sur des (électrons) évoluant sur des

couches électroniques.couches électroniques.

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•Entre les électrons et le noyau, c’est le vide.Entre les électrons et le noyau, c’est le vide.

•La masse des protons est 1840 fois plus La masse des protons est 1840 fois plus grande que celle des électrons et presque grande que celle des électrons et presque

égale à celle des neutrons.égale à celle des neutrons.

•Le diamètre de l ’atome est 50 000 fois Le diamètre de l ’atome est 50 000 fois plus grand que celui du noyau, même si le plus grand que celui du noyau, même si le noyau renferme 99,97 % de la masse de noyau renferme 99,97 % de la masse de

l’atome.l’atome.

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•L’atome comme un tout est neutre.L’atome comme un tout est neutre.

•Il y a autant de protons que Il y a autant de protons que d’électrons dans l ’atome.d’électrons dans l ’atome.

•L’électron et le proton L’électron et le proton possèdent une charge possèdent une charge

électrique égale.électrique égale.

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Particules Protons Neutrons ÉlectronsSymbole p+ n e-

Charge 1,602 x 10 -19 C Neutre 1,602 x 10-19 C

Masse 1,673 x 10-27 kg 1,675 x 10-27 kg 9,1 x 10-31 kg

Signe + Neutre -

Note Le numéro atomiquecorrespond au

nombre de protons del’atome

Le nombre de massecorrespond au

nombre de protons etde neutrons dans

l’atome

CLIQUE CLIQUE ICIICI

Comme tu as vu, l’atome est bien organisé. En apparence, rien ne peut l’affecter.

Mais tu verras plus tard que l’atome n’est pas immuable. En effet, son noyau peut

perdre quelques particules provocant justement, la radioactivité. C’est là que se

cache tout le potentiel de l’énergie atomique.Mais ça, c’est une autre histoire ! À bientôt !

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Auteur: Sylvain HouleAuteur: Sylvain Houle

Date de création: juin 2003Date de création: juin 2003

Ce diaporama a été réalisé dans le cadre du Ce diaporama a été réalisé dans le cadre du courscours

« Utilisation pédagogique des technologies « Utilisation pédagogique des technologies médiatiques »médiatiques »

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Val-d’OrVal-d’Or

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Pour les 20 éléments les plus légers, les électrons sont distribués sur des couches électroniques selon les

règles suivantes:– nombre maximum d’électrons

• 1e couche: 2 électrons• 2e couche: 8 électrons• 3e couche: 8 électrons

– les électrons remplissent toujours une couche électronique avant de passer à la couche suivante.

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