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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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