Chapitre 1 La conduction électrique

1. Chapitre 1 La conduction électrique • Les métaux dans notre environnement 1Savoirreconnaîtreles 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 • Comment décrire la matière ? (rappels de 4ème) • 2. Les électrons dans un atome métallique : • 3. Sens de déplacement des électrons libres

2. III. Les ions pour expliquer la conduction électriquedans les solutions aqueuses • 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 • Charge des atomes et des molécules • 2. Structure d’un atome • 3. Représentation d’un atome • 4. Représentation d’un ion

3. Chapitre 2 Les solutions aqueuses Les solutions aqueuses qui seront étudiées • 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

4. 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

5. plan1 Partie chimie Chapitre 1 La conduction électrique • Les métaux dans notre environnement 1 Savoir reconnaître les métaux usuels Aller voir Act1 : Comment reconnaître quelques métaux ?

6. plan1 Conclusion : • 2 . Les solides conducteurs Aller voir Act2 Tous les solides conduisent-ils le courant ?

7. plan1 • II. L’électron pour expliquer la conduction électrique dans les métaux • 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.

8. plan1 • 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. 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:

9. + - G Atome de cuivre Electron libre Zoom sur les atomes du fil de cuivre plan1 • 3. Sens de déplacement des électrons libres Schéma: 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).

10. plan2 • III. Les ions pour expliquer la conduction électrique dans les solutions aqueuses • 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 positivements’il a perdu un ou plusieurs électrons. • Un ion est chargé négativements’il a gagné un ou plusieurs électrons.

11. + - G plan2 • 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 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.

12. plan2 • IV Un nouveau modèle de l’atome : noyau et électrons Aller voir l’activité N°6 (DM) : Un modèle pour l’atome • 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).

13. plan2 • 3. Représentation d’un atome D’après la classification périodique : La charge du noyau de l’atome d’azote est La charge du noyau de l’atome d’oxygène est • + 7e • +8e Représentation de l’atome d’O : • Représentation de l’atome d’N : Noyau Noyau O possède 8 électrons car un atome est électriquement neutre N possède 7 électrons car la charge totale d’un atome est nulle : + 7 e + 8 e -e -e -e -e -e -e -e -e -e -e -e -e -e -e -e • (il doit posséder autant de charges positives que de charges négatives). • -7e+7e=0e Electron • 4. Représentation d’un ion Electron

14. plan3 • 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). Chlorure defer (III) Acide chlorhydrique soude (Ag+, Cl-) (Fe2+, SO42-) (Cu2+, SO42-) rouge verte Incolore Incolore bleue incolore Fe2+ Fe3+ CU 2+ Remarque : les formules des solutions ne font apparaître que les ions. • Les solutions acides et les solutions basiques • 1 Mesure du pH Aller voir l’activité N°8 : pH et acido-basicité d’une solution

15. 9.2 pH-mètre Solution de : pH = 9,2 plan3 • Les solutions acides et les solutions basiques • 1 Mesure du pH Aller voir l’activité N°8 : pH et acido-basicité d’une solution • 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 :

16. 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.

17. pH plan3 Echelle des pH : 7 14 0 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.

18. Je ronge plan3 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

19. 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)

20. pH 0 7 14 Dilution d’une Solution acide Dilution d’une Solution basique plan3 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)

21. II Tests d’identification d’ions en solution 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 plan3 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.

22. plan4 • 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."  • 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.

23. Electrode en cuivre (Cu) Electrode en zinc (Zn) • IV. La pile et l’énergie chimique Solution de sulfate de cuivre • 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 - +

24. 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.

25. 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. English video vidéo La pile Daniell La pile à combustible vidéo