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Matériaux et électricité :Exercices

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Question 1 :    

Expliquer les constitutions des atomes et des  ions. Attention à distinguer ces deux types de particules...

L'atome d'argent (Ag) possède 47 électrons, 47 charges positives dans le noyau, son numéro atomique Z est Z=94
La particule contient 26 charges positives dans le noyau et 24 électrons dans le nuage: c'est un ion négatif .
La formule de l' ion cuivre est Cu2+, il a perdu deux électrons .Sachant que l'atome correspondant a un numéro atomique Z=29, l' ion possède 29 charges positives dans le noyau et 27 électrons
La solution aqueuse de sulfate d'aluminium contient: des molécules d'eau, des  ions sulfate SO42- et des  ions aluminium Al3+ ; La formule de la solution ionique est: 2 Al3+ + 3  SO42-
 
Question 2: modèle de l'atome

On représente le noyau d'atome d'Hydrogène en l'agrandissant jusqu'à ce qu'il ait la taille d'une bille de diamètre 1cm (rayon de 0,5 cm). On désire connaître la zone où on a une forte chance de trouver  l'électron à la même échelle d'agrandissement

La zone où se trouverait  l'électron serait de 5 cm.
La zone où se trouverait  l'électron serait de 5 m (5.102 cm)
La zone où se trouverait  l'électron serait de 0,5 km (5.104 cm)
La zone où se trouverait  l'électron serait de 5 km.(5.105 cm)

 

Question 3:

"Je ne bois que de l'eau minérale en bouteille" déclare Lise "elle est pure, neutre et homogène . C'est pourquoi je reste fidèle à ma marque".Ces copains répondent en "pros". Ont-ils raison?

 

Pure? du point de vue biologique oui, car elle ne contient pas d'agents pathogènes( ni virus, ni bactéries, ni parasites..). par contre, elle n'est par pure du point de vue du chimiste c'est un mélange car elle contient des sels minéraux (les ions) en plus des molécules d'eau.
Neutre? précise.. Elle est électriquement neutre , mais sans doute pas tout à fait neutre du point de vue pH (acidité, basicité). Une solution aqueuse est toujours électriquement neutre (charge électrique globale nulle) mais elle peut être acide (pH<7) ou basique (pH>7) 
Homogène? oui.. car on ne peut distinguer à l'œil nu les particules dissoutes (sels minéraux), elle est limpide.
Boire toujours le même ? non.. C'est une erreur car les sels minéraux et les oligo-éléments qu'elle contient agissent sur la santé. Il faut éviter le phénomène d'accoutumance et varier les plaisirs...  Il faut répartir les bienfaits propre à chacune d'elles...

 

Question 4:

Expérimentalement, on peut déterminer l'ordre de grandeur de la dimension d'une molécule d'huile (molécule d'acide oléique) en s'appuyant  sur l'expérience faite par Lord Raleigh en 1890. La molécule est formée d'une chaîne hydrophobe non miscible à l'eau et d'une tête hydrophile qui peut se lier à l'eau. Lorsque l'on verse une goutte d'huile (de volume V connu) sur l'eau , celle-ci s'étale et forme une couche monomoléculaire qui dessine un cercle net à la surface de l'eau . On peut ainsi mesurer facilement le diamètre de la tache.

On pose une goutte d'huile de volume V=0,2 mm3. La tache s'étale , la mesure du diamètre de la tache est d=26 cm (r = 13cm). Sachant que le volume d'un cylindre est donné par la relation V=S.e = 3,14.r2.e (où e est la hauteur de la couche monomoléculaire), estimer la valeur de e

la valeur de e est de 0,000376698 mm soit 3,76698-4 mm
la valeur de e est de 4.10-6 mm
la valeur de e est de 0,000003766 mm soit 3,766.10-6 mm
Il serait plus prudent ,vu les incertitudes de mesures , de reproduire plusieurs fois la mesure et d'en calculer la moyenne.

 

Question 5:         montage électrique   séparation des couleurs 
On peut mettre en évidence le déplacement des ions en utilisant comme support conducteur : du fromage fondu en plaque. 

 Le circuit électrique réalisé est un  circuit série comprenant un générateur et une plaque de plastique dont les extrémités sont recouvertes d'aluminium. On relie la plaque avec deux pinces qui forment les électrodes de cet "électrolyseur".On place le fromage au milieu de la plaque et au centre on dépose un mélange d'une solution bleue de sulfate de cuivre et d'une solution orange de dichromate de potassium.

Lorsque la tension est appliquée, la couleur bleue (due aux ions cuivre Cu2+) s'étale vers la borne positive.
Lorsque la tension est appliquée, la couleur jaune-orange (due aux ions dichromates Cr2O72-) s'étale vers la borne positive.
Les autres ions (sulfate SO42-  et potassium K) se déplacent aussi mais sont incolores.
Quand le courant passe dans la solution ionique, les électrons passent de la cathode vers l'anode en traversant l'électrolyte à travers le double déplacement d'ions.
 
 
      note :   essais :

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