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Chapitre II
Courant électrique et
structure de la matière
I. Tous les solides conduisent-ils le courant électrique ?
Circuit pour tester :
Si la lampe brille, le matériaux est conducteur sinon il est isolant.
On peut rajouter un ampèremètre pour mesurer le courant qui passe dans la lampe.
Enfin, on peut aussi seulement utiliser l'ohmmètre pour mesurer la résistance du matériau : si la résistance mesurée est proche de 0 alors le matériau est conducteur. Si elle est très élevée (l'ohmmètre affiche un 1 seul à l'écran), le matériau est isolant.
Solide |
expérience |
Cuivre métallique |
conducteur |
Plastique (polystyrène) |
isolant |
Fer métallique |
conducteur |
Bois |
isolant |
Sulfate de cuivre |
isolant |
Chlorure de sodium |
isolant |
Sucre |
isolant |
Tous les métaux conduisent le courant électrique. Tous les solides ne conduisent pas le courant électrique.
La conduction du courant électrique dans les métaux s’interprète par un déplacement d’électrons. Les métaux contiennent des électrons mobiles. Le sucre ne contient pas d'électrons mobiles.
II. Toutes les solutions aqueuses conduisent-elles le courant électrique ?
Solution : mélange homogène de soluté (qui est dissous) et de solvant (qui dissout). Ex : eau salée (soluté : sel ; solvant : eau)
Aqueuse : le solvant est l'eau.
Solution aqueuse |
|
Eau minérale |
Conduit le courant |
Eau du robinet |
Conduit un peu le courant |
Eau déminéralisée |
Isolant |
Solution de sulfate de cuivre |
Conducteur |
Solution de chlorure de sodium |
Conducteur |
Solution sucrée |
Isolant |
Toutes les solutions aqueuses ne conduisent pas le courant électrique.
La conduction du courant électrique dans les solutions aqueuses s’interprète par un déplacement d’ions.
III. Matière et courant électrique
1. La matière
La matière est composée d'atomes. Un atome est électriquement neutre.
Atome d'hydrogène
Atome de chlore
Atome de sodium
Atome de carbone
Un atome est composé d'un noyau (chargé positivement) autour duquel tournent des électrons (chargés négativement).
La taille d'un atome est de l'ordre de 0,1 nm (10-10 m).
La masse d'un électron est très faible par rapport à celle du noyau.
La masse d'un atome est environ égale à celle du noyau.
Si un atome ou une molécule perd (ou gagne) un ou plusieurs électrons, on obtient un ion.
Exemple :
- Na perd 1 électron : Na+ .
- Cl gagne 1 électron : Cl- .
2. Les ions à connaître
Ion hydrogène |
H+ |
Ion hydroxyde |
HO- |
Ion sodium |
Na+ |
Ion chlorure |
Cl- |
Ion cuivre II |
Cu2+ |
Ion sulfate |
SO42- |
Ion fer II |
Fe2+ |
Ion fer III |
Fe3+ |
Ion nitrate |
NO3- |
Le sulfate de cuivre solide n'est pas conducteur : CuSO4
Une solution de sulfate de cuivre est conductrice : elle contient Cu2+ et SO42-.
3. Le courant électrique
Le courant électrique dans un fil de cuivre est dû à un déplacement d'électrons dans le sens contraire du sens conventionnel du courant.
Dans une solution aqueuse, le courant électrique est dû à un déplacement d'ions :
- les anions (ions négatifs) se déplacent vers la borne + de la pile.
- les cations (ions positifs) se déplacent vers la borne - de la pile.
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