Cours sur l'électron et la conduction électrique dans les solides - physique-chimie 3e

Tentez de comprendre la conduction électrique dans les métaux et dans les solutions aqueuses grâce à ce document et ses schémas bien fournis.

Publié le : jeudi 16 janvier 2014
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Chapitre 2 :  Que'tsc- euq eelc raou éntctlequri? e
I) Comprendre la conduction électrique dans les métaux : l'électron. 1) Tous les solides conduisent-ils le courant électriques ? VoirTP chimie n°1+le corrigé Nous avons démontré en travaux pratiques que tous les solides ne conduisent pas le courant électrique (c'est notamment le cas des matières plastiques ou du verre qui sont des isolants). Au contraire tous les métaux conduisent le courant électrique, on dit que ce sont des conducteurs. Comment peut-on expliquer le caractère conducteur des métaux. Pour cela il faut étudier la constitution de la matière et des métaux. On sait depuis la 4e que la matière est constituée de molécules elles-mêmes constituées d'atomes. Mais de quoi un atome est-il constitué ? 2) Quelle est la structure de l'atome ? Voir document structure de l'atome Correction : 1-Dés l'Antiquité, deux théories s'opposaient pour expliquer la constitution de la matière : la théorie des quatre éléments défendue par Thalès, Empédocle ou encore Aristote, qui affirme que toute la matière résultait d'une combinaison des quatre éléments : la terre, l'eau, l'air et le feu. La théorie atomiste, défendue par Démocrite et qui selon lui affirme que la matière est constitué d'atomes, particules indivisibles et si petites qu'elles sont invisibles. 2-premier scientifique à avoir mis en évidence l'existence des atomes est John Dalton au débutLe du XIXesiècle. 3- de petites particules appelées des électrons.Un atome est constitué d'un noyau entouré 4-Le noyau est chargé positivement alors que les électrons portent une charge électrique négative. 5-électriquement neutre. Cela implique qu'il y obligatoirement autant d'électrons autourL'atome est du noyau que de charges positives dans le noyau. 6-E.Rutherford a bombardé une mince feuille d'or avec des particules α, et s'est rendu compte que très peu de particules étaient déviées. Il en conclu donc que très très peu de particules avaient rencontré les noyaux des atomes, et que donc ceci étaient très petits par rapport a la taille de l'atome. Il en a également conclu que les atomes étaient essentiellement constitués de vide. 7-Le quotient diamètre de l'atome / diamètre du noyau donne :01011015=105 Un atome a donc un diamètre 100 000 fois plus grand que son noyau. 8-Si on modélisait le noyau d'un atome par une balle de 12,5cm de diamètre, alors l'atome aurait un diamètre de12,5×105cm = 12,5 km A retenir : uement toute la masse de l'atome et autour duquel se déplacent desélectronschargés négativement.  neutr, car la charge électrique du noyau est compensée par la charge électrique des électrons. -1 -1 me. Entre le noyau et les électrons il n'y a rien, un atome est donc essentiellement constitué de vide
Chapitre 2
Conduction électrique
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Quelques exemples d'atomes :(l'échelle n'est pas respectée)électrons
1+
L'atome d'hydrogène est le plus simple : il compte 1électron dans le nuage électronique.
8+
L'atome d'oxygène compte 8 électrons dans son nuage électronique
13+
L'atome d'aluminium compte 13 électrons dans son nuage électronique
3) En quoi la structure de l'atome permet-elle de comprendre la conduction électrique dans les métaux ? Observons au
On constate d 14 ; 15 et 16). Cette disposition spécifique aux métaux permet à certains électrons de se déplacer librement d'atomes en atomes : on les appelle ainsi des électrons libres (car libres de se déplacer dans le matériau). En grossissant encore davantage les observations microscopiques, on verrait les électrons se déplacer de façon aléatoire autour du noyau. Dans un circuit électrique fermé, la tension aux bornes du générateur crée un mouvement d'ensemble des électrons libres, qui sont attirés par la borne + du générateur. On obtient ainsi un mouvement d'électrons de la borne – vers la borne + et qui constitue le courant électrique.
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Conduction électrique
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Dans un matériau isolant, les électrons sont également en mouvement, mais restent au voisinage du noyau et ne peuvent donc pas se déplacer librement. On dit qu'ils sont liés, et il est alors impossible de les mettre en mouvement d'ensemble à travers tout le matériau.
A retenir : électron libr, tout électron susceptible dans se déplacer d'atomes en atomes dans tout le matériau.
rs la borne positive du générateur (soit l'inverse du sens conventionnel de courant électrique). Un isolant ne possède pas d'électrons libres.
II) Comprendre la conduction électrique dans les solutions aqueuses : l'ion. 1) Toutes les solutions aqueuses conduisent-elles le courant électrique ? VoirTP chimie n°1+le corrigé Nous avons montré en TP que l'eau distillée et l'eau sucrée ne conduisent pas le courant électrique. Au contraire, l'eau salée (solution aqueuse de chlorure de sodium), la solution de sulfate de cuivre, et l'eau minérale conduisent le courant électrique.
2) Comment expliquer le caractère conducteur de certaines solutions aqueuses ? Voir document :compositions des solutions aqueuses Correction : 1- Les molécules sont constituées d'atomes. Les atomes étant électriquement neutres, nous en déduisons que les molécules le sont également. 2- La formule de la molécule de saccharose est C12H22O11. Nous en déduisons qu'elle est constituée de 12 atomes de carbone (C), 22 atomes d'hydrogène (H) et 11 atomes d'oxygène (O). 3- Un cristal ionique est un solide constitué de particules microscopiques chargées électriquement que l'on appelle des ions. 4- L'eau distillée et l'eau sucrée ne conduisent pas le courant car elles sont constituées de molécules électriquement neutres. L'eau salée, l'eau minérale et la solution de sulfate de cuivre contiennent des ions porteurs de charges électriques. Ces solutions conduisent donc le courant électrique
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3) Quelle est la nature du courant électrique circulant dans les solutions aqueuses ?
négatifs dans le sens con
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On constate alors que les ions négatifs (ici les ions permanganate MnO4-en violet) se déplacent vers la borne positive du générateur. Les ions positifs (ici les ions cuivre Cu2+en bleu) se déplacent vers la borne négative du générateur.
acent dans le sens conventionnel du courant électrique et les ions
Conduction électrique
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Les commentaires (1)
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baud_lusongo

bon résumé du cours.je souhaite obtenir les autres chapitres pour compléter les connaissances

lundi 17 août 2015 - 16:41