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DE L’ANTIQUITÉ À NOS JOURS : COMMENT EST CONSTITUÉE LA MATIÈRE ?

I - L’ATOME : UN MODÈLE POUR COMPRENDRE LA CHIMIE.

Activité documentaire : lire le texte et répondre aux questions.

Dès 420 avant JC, Démocrite (philosophe grec) a l’intuition de l’existence des atomes et invente leur nom (« atomos » en grec qui signifie insécable).

Aristote (philosophe grec) conteste cette existence et son prestige est tel qu’il faut attendre le début du XIXème siècle pour que cette idée reprenne vie.

En 1805, John Dalton annonce au monde l’existence des atomes.

En 1881, J. J.Thomson découvre l’un des composants de l’atome. Il s’agit de particules élémentaires négatives appelées en 1891 électrons.

Au début du XXème siècle, l’ambition des physiciens est de proposer un modèle de l’atome en précisant la répartition de la charge électrique à l’intérieur de celui-ci.

En 1904, Thomson partant de l’idée que l’atome est électriquement neutre, pense qu’il doit contenir des charges positives qui doivent compenser les charges négatives des électrons. Il suppose que la charge positive est répartie dans un petit volume (qui peut avoir la forme d’une sphère) et que les électrons sont parsemés dans cette sphère (pudding de Thomson).

En 1910 Rutherford bombarde différents échantillons de matière (cuivre, or, argent) avec des particules et il déduit de son expérience que la charge positive doit occuper un tout petit volume qu’il appelle « noyau ». Après « un petit calcul » il trouve que la majorité de la masse de l’atome est concentrée dans un noyau minuscule par rapport au reste de l’atome. Les dimensions du noyau sont de l’ordre de 10-15m (100 000 fois moins que les dimensions de l’atome) et sa charge totale compense celle des électrons.

Rutherford pense alors au modèle planétaire pour décrire un atome. En effet la masse du système solaire est essentiellement concentrée dans le Soleil tout comme celle de l’atome est concentrée dans le noyau. Il propose donc comme modèle un tout petit noyau chargé positivement et comportant l’essentiel de la masse de l’atome, autour duquel les électrons décrivent des orbites.

Depuis, d’autres modèles plus complexes ont permis d’expliquer de nombreux autres phénomènes. Le modèle actuel de l’atome est l’aboutissement d’une longue histoire au cours de laquelle les représentations qu’on s’en fait ont profondément évolué.

Nous retiendrons pour la classe de troisième un modèle simple constitué d’un noyau autour duquel gravitent, sans trajectoire particulière, des électrons qui forment un nuage électronique.

Texte construit à partir de Sciences et Avenir de décembre 1994, Sciences et Vie Junior d’octobre 1998,

Electrons et Atomes (Thèmes Vuibert) et des documents d’accompagnement.

II - COMMENT LE MODÈLE ATOMIQUE A-T-IL EVOLUÉ ?

1. "atomos" : le premier modèle de l'atome.

Qui est le premier à avoir énoncé le mot " atomos" ? A quelle époque était-ce?

Que signifie " atomos " en grec ?

2. Parmi les différents savants qui ont participé à l’élaboration du modèle atomique, relever ceux qui sont cités dans le texte depuis le début du XIXème siècle.

3. Le modèle de J. J. Thomson.

Quel est le constituant de l’atome découvert par J. J. Thomson ?

Cette particule porte-t-elle une charge électrique ? Si oui, de quel signe ?

Dessiner le modèle de l’atome selon J. J. Thomson en 1904 .

4. Le modèle de Rutherford.

a. Que déduit Rutherford de son expérience ?

b. Après « un petit calcul », que trouve-t-il à propos :

- de la masse de l’atome comparée à celle du noyau ?

- des dimensions de l’atome comparées à celle du noyau ?

c.Si le noyau était grand comme un ballon de foot (diamètre : 22cm), quelle serait la taille de l'atome ?

d. A partir de vos réflexions et des réponses précédentes, justifier pourquoi on peut dire que la matière est constituée essentiellement de vide.

e. Dessiner le modèle de l’atome selon Rutherford.


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