M. VERHILLE — Physique-Chimie · 4ème
Objectifs et competences
Repères du programme de cycle 4 (BO 2020) :
- Decrire la constitution et les etats de la matiere
- Modeliser par des atomes et des molecules
Competences du socle :
- D1.3 : Utiliser les langages scientifiques (formules chimiques, indices)
- D4 : Systemes naturels et techniques
A la fin de ce chapitre, l'eleve sait :
1. L'atome
Définition
Un atome est la plus petite particule de matière qui conserve les propriétés chimiques d'un élément.
- Concept introduit par le philosophe grec Démocrite (Ve siècle av. J.-C.)
- Les atomes sont indivisibles dans les réactions chimiques ordinaires
- Ils sont représentés par des symboles chimiques : C (carbone), H (hydrogène), O (oxygène), N (azote), Fe (fer)…
Modèle des sphères dures
En physique-chimie au collège, un atome est représenté par une sphère colorée :
| Élément | Symbole | Couleur (modèle boules) |
|---|---|---|
| Carbone | C | ⚫ Noir / Gris |
| Hydrogène | H | ⚪ Blanc / Gris clair |
| Oxygène | O | 🔴 Rouge |
| Azote | N | 🔵 Bleu |
| Soufre | S | 🟡 Jaune |
2. La molécule
Définition
Une molécule est un assemblage d'atomes liés chimiquement, électriquement neutre.
- La formule chimique indique le nombre et le type d'atomes (ex : H₂O = 2 H + 1 O)
- L'indice (petit chiffre en bas) indique le nombre d'atomes de cet élément dans la molécule
Molécules à connaître en 4ème
| Molécule | Formule | Composition | Modèle |
|---|---|---|---|
| Eau | H₂O | 2 H + 1 O | ⚪⚪🔴 |
| Dioxyde de carbone | CO₂ | 1 C + 2 O | ⚫🔴🔴 |
| Dioxygène | O₂ | 2 O | 🔴🔴 |
| Diazote | N₂ | 2 N | 🔵🔵 |
| Méthane | CH₄ | 1 C + 4 H | ⚫⚪⚪⚪⚪ |
| Éthanol | C₂H₅OH | 2 C + 6 H + 1 O | — |
| Butane | C₄H₁₀ | 4 C + 10 H | — |
| Propane | C₃H₈ | 3 C + 8 H | — |
3. Corps purs et mélanges
| Corps pur | Mélange |
|---|---|
| Une seule espèce chimique | Plusieurs espèces chimiques |
| Ex : eau distillée (H₂O), dioxygène pur (O₂) | Ex : air (N₂ + O₂ + CO₂…), eau salée |
4. Lire une formule chimique
Exemple : C₄H₁₀ (butane)
- 4 atomes de carbone (C₄)
- 10 atomes d'hydrogène (H₁₀)
- Total : 14 atomes par molécule
Exemple : C₈H₉NO₂ (paracétamol)
- 8 C + 9 H + 1 N + 2 O = 20 atomes
Exemple : C₉H₈O₄ (aspirine)
- 9 C + 8 H + 4 O = 21 atomes
⚠️ Un indice absent = 1 atome implicitement (ex : N dans C₈H₉NO₂ = 1 seul azote)
Bilan — Ce qu'il faut retenir
- Atome : plus petite unité chimique (Démocrite, modèle sphères dures)
- Molécule : assemblage d'atomes liés
- L'indice dans la formule = nombre d'atomes de cet élément
- H₂O : 2 H + 1 O | CO₂ : 1 C + 2 O | CH₄ : 1 C + 4 H | C₄H₁₀ : 4 C + 10 H
Erreurs frequentes a eviter
- Confondre atome et molecule : un atome est un constituant de la matière qui possède lui-même une structure interne (ex : O), une molecule est un assemblage d'atomes (ex : O₂). Le dioxygene O₂ est une molecule, pas un atome
- Oublier les indices dans les formules chimiques : dans H₂O, le "2" en indice signifie 2 atomes d'hydrogene. Oublier l'indice change completement la molecule (H₂O ≠ HO)
- Penser que les atomes sont visibles au microscope : les atomes sont bien trop petits pour etre vus au microscope optique. Des techniques spécialisées, comme le microscope à effet tunnel (STM) ou le microscope à force atomique (AFM), permettent d’obtenir des images à l’échelle atomique
Differenciation
- Remediation : construire des molecules avec des modeles de boules (physiques ou dessines) — assembler H₂O, CO₂, CH₄ et compter les atomes de chaque element
- Approfondissement : a partir de la formule du glucose (C₆H₁₂O₆) et du saccharose (C₁₂H₂₂O₁₁), calculer le nombre total d'atomes par molecule et comparer ces deux sucres
Sécurité : l’éthanol
L’éthanol C₂H₅OH est inflammable. Sa consommation peut nuire à la santé ; l’alcool utilisé au laboratoire ne doit jamais être goûté ni ingéré. En TP, suivre les consignes du professeur et éloigner tout flacon d’alcool d’une flamme.
Source pour l’éthanol : INRS — fiche toxicologique 48.
Sources : IUPAC — atome, CEA — microscopes à sonde locale.
Ressources associees
- Image : ../sources/ch03-atomes-molecules/aspirine-molecule-modele-boules-1.jpg
- H5P QCM Ch.3 : ../sources/ch03-atomes-molecules/physique-chimie-4eme-atomes-molecules-ch3.h5p (illustre)
- H5P Exercices : ../sources/ch03-atomes-molecules/physique-chimie-4eme-atomes-molecules-exercices.h5p
- H5P Devoir 2 : ../sources/devoirs-exercices/physique-chimie-4eme-devoir2-atomes-molecules-transformations.h5p
- Liens web atomes & molecules — MolView, PhET, videos
Navigation
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