ATOMES IONS ET ISOTOPES presentation Dans le domaine de la santé, tant pour les diagnostics que pour les traitements, on utilise fréquemment des atomes ou des ions spécifiques d’un effet recherché. Par exemple : Le principe de la scintigraphie est de faire absorber, par voie orale ou veineuse, une substance contenant des atomes ou des ions, par exemple le techn 123, dont les noyaux nt Swipelaviewn « t p g transforment sponta différente en émetta caméra » Voir Image ci-contre. dire instables : ils se e de composition e par une « gamma-
La curiethérapie permet de traiter certains cancers : on insère dans la tumeur des aiguilles contenant des atomes d’iridium 192 ou d’iode 125 afin d’irradier celle-ci. L’ion lithium est utilisé dans le traitement de la psychose maniaco-dépressive, affection qui provoque des perturbations graves de l’humeur. Les eaux minérales naturelles font l’objet d’une autorisation de l’académie de médecine pour leurs vertus thérapeutiques : ces eaux sont effectivement riches en ions (calcium, magnésium, sodium… ), parfois au-delà des limites de potabilité.
Problématique : Comment décrire un atome et comment atome et un ion qui porte le même nom ? Cette activité propose d’utiliser des animations pour découvrir les propriétés des particules de l’atome, décrire sa structure et comprendre les notions d’ion monoatomique et d’isotopie. 1. Historique de l’Evolution du modEle de l’atome A travers les Ages : Dès l’antiquité, la constitution de la matière a été un sujet d’étude des philosophes. C’est à la fin du XIXème siècle que le modèle de l’atome, constituant de la matière, s’est considérablement développé.
Explorer l’animation « Modèles de l’atome » en activant les commentaires. Répondre aux questions suivantes : Que signifie le terme insécable ? nsécable signifie qu’on ne peut pas couper la plus petite particule possible, qu’on ne peut plus diviser en fragments encore plus petits En vous aidant de vos connaissances acquises en classe de troisième, à quoi correspond la substance électriquement positive du modèle de Thomson ? Noyau de ratome. Rutherford observe que la charge positive de l’atome est concentrée dans un très petit volume situé au centre de l’atome.
En quoi cette observation contredit-elle le modèle proposé par Thomson ? Dans le « pudding » de Thomson la charge positive serait répartie dans l’ensemble de l’atom es grains de matière de 2 électronique ». En quoi cette théorie contredit-elle le modèle proposé par Rutherford ? Dans le modèle de Rutherford, les électrons possèdent des trajectoires circulaires bien définies autour du noyau alors que d’après la théorie de Shrôdinger seules des probabilités de présence à chaque endroit autour du noyau sont définies 2.
CaractEristiques éElectnques des particules de l’atome Le but de cette partie est de déterminer le signe de la charge électrique portée par un atome, par les particules qui le constituent (proton, neutron et électron) et par un ion. ne particule peut porter une charge électrique positive ou U négative, ou ne pas porter de charge : elle est alors neutre. pour savoir si une particule est chargée ou neutre, il faut la placer à proximité d’une autre particule portant une charge électrique connue et observer son comportement.
L’animation « Boîte à charges » permet de réaliser cette étude des entités mobiles peuvent être placées dans un cadre dont eux des cotés portent des charges électriques fixes (positives et négatives) : l’étude du mouvement des entités mobiles permet alors de déterminer leur signe. 2. 1 Comportement des particules chargées : Sélectionner une répartition de charges fixes (au choix). Choisir une à une les sphères mobiles en les plaçant, sans vitesse initiale, dans la boite à charges.
Observer le mouvement des s hères mobiles et décrire le comportement de chacun es face à des charges 3 ou négatives. Des charges de même signe se repoussent alors que des charges de signes opposés s’attirent. Des particules neutres ne subissent ni attraction ni répulsion de la part de particules chargées. 2. 1 Charges des particules composant un atome : Û Reprendre l’étude précédente en choisissant pour particule mobile le proton, le neutron puis l’électron.
Proton : attiré par une charge négative mais repoussé par une charge positive Neutron : aucune attraction ou répulsion en présence d’une charge électrique Electron : attiré par une charge positive mais repoussé par une charge négative Û En faisant le parallèle avec les observations du 2. 1, déduire le igne des particules qui composent l’atome. les protons ont le même comportement que des charges positives. Les protons sont des particules chargées positivement.
De la même façon, les électrons sont des particules chargées négativement et les neutrons sont des particules neutres. 2. 3 Atomes et ions : Reprendre l’étude du point 2. 1 en plaçant dans la boite à charges un atome puis un ion. Recommencer plusieurs fois la manipulation pour s’assurer des résultats. Dans tous les cas, un atome n’est ni attiré, ni repoussé par une particule chargée. On ire qu’un atome est 4 estent immobiles en présence d’une charge) On peut en déduire que certains ions sont électriquement positifs alors que d’autres sont électriquement négatifs.
LI Quelle différence fondamentale y a-t-il entre un atome et un ion ? Un atome est toujours électriquement neutre alors qu’un ion est toujours électriquement chargé. 2. 4 Conclusion : A l’aide des résultats précédents, compléter le tableau suivant en indiquant le signe de la charge électrique des entités rencontrées : Entité Proton Neutron Electron Atome Charge Positive S entoure le noyau Construire un noyau avec 3 protons et 4 neutrons.
Ajouter le nombre nécessaire d’électrons pour obtenir une forme atomique de l’atome de lithium. Comparer alors le nombre d’électrons ajoutés et le nombre de protons du noyau. Avec 3 protons et 4 neutrons placés dans le noyau, il faut ajouter 3 électrons dans le nuage électronique pour obtenir la forme atomique du lithium. On en déduit que protons et électrons sont en nombres égaux au sein d’un atome. • Les scientifiques représentent le noyau des atomes sous la forme ZAX. Que représentent X, A et Z ?
En comparant la notation ZAX , celle de l’atome de lithium résentée dans le logiciel 37 Li et la composition du noyau de l’atome de lithium, on peut déterminer que Z représente le nombre de protons présents dans le noyau A représente le nombre total de protons et neutrons présents dans le noyau (soit le nombre de nucléons) X représente le symbole de l’atome étudié • A partir de la représentation symbolique ZA X , quelle opération permet de connaître le nombre de neutrons présents dans un noyau ? Le nombre de neutrons (4 dans l’exemple étudié) est obtenu en faisant l’opération « A— Z » (7 – 3 4 dans l’exemple étudié)
