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4eCHAPITRE 35 min de lecture

Atomes et Molecules

COMPRENDRE EN VIDÉO

Avec Paul Olivier

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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


QCMs associes

Pour accompagner ce chapitre

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Objectifs et repères pédagogiques

Thème : Organisation et transformation de la matiere

Durée prévue : 3 h

Mots-clés : atome, molecule, formule chimique, indice, corps pur, melange, modele spheres dures

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