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Module 1 : Univers matériel

CHAPITRE 1            Les transformations de la matière

   1- Les changements physiques : «particularités des changements physiques»

Retour sur certains concepts étudiés l’an passé.

Définition d’un changement physique : transformation qui ne change ni la nature ni les
propriétés caractéristiques de la matière. Aucune nouvelle substance n’est produite.

    a) changement de phase : passage d’une substance d’un état de la matière à un
       autre.
Exemples : la glace fond et devient de l’eau (solide liquide) ; l’eau bout et devient de la
vapeur (liquide gazeux) ; l’essence dégage une vapeur (essence liquide vapeur
d’essence

    b) mélanges : association de deux ou plusieurs substances
- Un mélange hétérogène est composé de deux ou plusieurs substances que l’on peut
distinguer à l’œil nu.
Exemple : un mélange d’eau et de sable.
- Un mélange homogène est un composé de deux ou plusieurs substances que l’on ne
peut pas distinguer à l’œil nu.
Exemple : un mélange d’eau et de vinaigre.
- Une solution est un mélange homogène dans lequel une ou plusieurs substances (les
solutés) sont dissoutes dans une autre substance (le solvant).
Exemples : du sel (soluté) dissout dans l’eau (solvant) donne de l’eau salée;
de l’oxygène (soluté) dissout dans de l’azote (solvant) donne de l’air qu’on respire.

   c) procédé de séparation : méthode permettant de séparer les constituants d’un
      mélange.
      Décantation, filtration, évaporation, distillation, centrifugation, tamisage

   d) changements de forme

   1- Pliage : donner un angle à une partie d’une pièce de matériau souple.
   2- Découpage : tailler une pièce d’un matériau selon un contour ou un dessin.
   3- Déchiquetage : déchirer une pièce d’un matériau en petits morceaux irréguliers.
   4- Laminage : réduire, à l’aide de cylindre, l’épaisseur d’un matériau pour en faire
      une feuille mince.
   5- Moulage : verser une pâte ou un liquide dans un moule pour le laisser durcir et
      ainsi obtenir un objet d’une forme particulière.
Module 1: Univers Matériel

    CHAPITRE 1             Les transformations de la matière

    2- Les changements chimiques (p. 12 à 17)

           2.1 Particularités des changements chimiques (p. 12 à 14)

    a) définition : transformation qui change la nature et les propriétés caractéristiques de la
    matière.
            ***De nouvelles substances sont produites.***

    b) indices indiquant la présence d’un changement chimique :
                   - changement de couleur de la matière
                   - dégagement de gaz (effervescence)
                   - changement de température
                   - formation d’un précipité (un solide qui apparait alors qu’on mélange
                   deux substances liquides).
                   - une grande quantité d’énergie dégagée ou absorbée
                   - changement non réversible

           2.2 Exemples de réactions chimiques (p. 14 à 17)

 Nom de la                Exemple                             Équation de la réaction
  réaction                                                    Réactif (s) produit (s)
Combustion    Bois qui brûle, BBQ,              Oxygène + combustible eau + gaz carbonique +
              essence qui explose               cendres + énergie (lumière et chaleur) + …
Respiration   Chaleur produite par les          Oxygène + sucres eau + gaz carbonique +
cellulaire    cellules du corps humain          énergie (chaleur)
Oxydation     Fer qui rouille,                  Oxygène + fer rouille
              Argent qui terni
Photosynthèse Sucre produit par les             Eau + gaz carbonique + énergie (solaire)
              cellules des feuilles d’une       sucres + oxygène
              plante
Fermentation Production d’alcool par les        Sucres levures        alcool + gaz carbonique +
              levures (champignons)             énergie (chaleur)

    Cahier d’exercices :
          Fiche concept p. 9
          Exercices pp. 10-11-12
Module 1: Univers Matériel

CHAPITRE 1                  Les transformations de la matière

3- La conservation de la matière (p. 18 à 22)

        3.1 Une même masse? (p. 18 à 20)

La masse totale de la matière avant et après un changement physique ou chimique
demeure toujours la même.

Labo 2 : Lors de la fonte d’un bloc de glace, la masse d’eau liquide obtenue est égale à la
masse du bloc de glace avant sa fonte.
  changement physique                       Masse de la glace = masse de l’eau
                                                 ____________=____________

Labo 3 : Lors du bouillonnement du vinaigre (labo 1), la masse de vinaigre et de
bicarbonate de sodium (les réactifs) est égale à la masse de l’eau, l’acétate de sodium et
le gaz carbonique (les produits) obtenue après la réaction.
       changement chimique
  Masse des réactifs (vinaigre, bicarbonate de sodium) =Masse des produits (eau, dioxyde de carbone, acétate de sodium)
                                 ____________=____________


                 «Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme»
À lire : Antoine Laurent de Lavoisier : la loi de la conservation de la matière, p. 21


        3.2 E = mc²                    (p. 21-22)          OPTIONNEL

Lors des réactions nucléaires, la masse des produits est plus petite que la masse des
réactifs. Cependant, cette masse n’est pas perdue, elle est transformée en neutrons
et en énergie. La relation entre l’énergie et la masse a été démontrée par Albert Einstein
avec la formule :
E = mc².

Exemples de réactions nucléaires (enrichissement) :
Réaction de fission de l’uranium :
                                   2
Réaction de fusion de l’hydrogène : H                 + 3H            4
                                                                          He + 1n
Cahier d’exercices :
      Fiche concept p. 13
      Exercices p. 14


Réseau de concept p. 1, 1. Les transformations de la matière
CHAPITRE 2            L’organisation de la matière (p. 31)

1- Les modèles atomiques et les atomes (p.39 à 41)

   a) Qu’est-ce qu’un atome ?

L’atome est la plus petite particule en laquelle un élément peut être divisé par des moyens
chimiques.

L’atome est un constituant de la matière, donc l’atome a une masse et un volume.

       ***La masse d’un atome dépend de la nature de l’atome.
       ***Le diamètre moyen des atomes est de l’ordre de 10-10m ou 0,000 000 000 1m

Puisqu’on ne peut pas voir l’atome, même avec un microscope dernier cri, il faut s’en
faire un modèle.

   b) Qu’est-ce qu’un modèle atomique ?
C’est une représentation de ce que devrait être un atome, c’est-à-dire : son apparence, sa
composition et ses mécanismes.

               Modèle de Démocrite (grec, 460-370 av. J.-C.)
               L’atome, selon Démocrite, est une petite bille indivisible. C’est l’élément
               de base constituant la matière.

               Modèle de John Dalton (britannique, 1766-1844 AD)
       -   Toute la matière est constituée d’atomes qui sont des billes microscopiques et
           indivisibles ;
       -   Tous les atomes d’un même élément ont la même masse ;
       -   Les atomes d’éléments différents sont différents ;
       -   Lors d’une réaction chimique, les atomes des réactifs se séparent les uns
           des autres et se rassemblent pour former les nouvelles substances (ou
           produits).

              Modèle atomique actuel
       -  Noyau divisible par fission
          nucléaire ;
      - Noyau constitué de protons et
          de neutrons ;
      - Autour du noyau gravitent les
          électrons ;
      - Les protons, neutrons et
          électrons sont constitués
          d’éléments encore plus
          petits ;
Cahier d’exercice p. 19-20
2- Les éléments et le tableau périodique des éléments

       a) Qu’est-ce qu’un élément ? (p. 32-33)

C’est une substance simple qui ne peut être séparée en d’autres substances par des
moyens physiques et/ou chimiques.

       b) Comment les éléments sont-ils identifiés ? (p. 35)

On utilise les symboles chimiques qui sont des abréviations utilisées dans toutes les
langues.

Exemple : Na = sodium
           I = iode
          Ca = calcium

La première lettre est toujours une MAJUSCULE. La seconde lettre, s’il y en a une, est
minuscule.

        c) Combien y a-t-il d’éléments en tout ?
Il y a 109 éléments de répertoriés dans le tableau périodique de ton manuel. 90 éléments
sont naturels et 19 sont artificiels (produits de la physique nucléaire).

       d) Le tableau périodique, c’est quoi ?

Le tableau périodique est le catalogue de tous les éléments connus. Il fournit beaucoup
d’informations sur chaque type d’élément dont :
       - Le numéro atomique indique et le nombre de proton, et le nombre d’électron
           d’un élément ;
       - Le numéro de masse atomique de l’élément indique la masse relative de
           l’élément en permettant de le comparer avec d’autres éléments ;
       - L’état de l’élément à 25°C (solide, liquide ou gaz) habituellement indiqué par
           un code de couleur.

EXEMPLES                          gaz             liquide          solide         solide
                                                                                 artificiel

numéro atomique                    2                35               79                 94
symbole chimique                 He                Br              Au                Pu
numéro de masse atomique           4                80              197                 244
** Un atome de brome a une masse 20 fois plus grande qu’un atome d’hélium.**
3- Les molécules (p. 42 à 45)

3.1 Les propriétés des molécules (p. 42)
Molécules : combinaisons chimiques de différents éléments (atomes) qui perdent leurs
propriétés caractéristiques pour en avoir de nouvelles, exemples :

         eau
            2 atomes                   1 atome
              de H             +         de O                  H2O
          (hydrogène)                 (oxygène)
              Gaz qui
                                          Gaz
             explose au
                                      nécessaire
              contact                                       Liquide
                                          à la
              flamme                                         vital
                                      respiration
           (essence pour
                                       cellulaire
               fusée)

            H                                               H
                               +         O
                                                                     H
                 H                                             O
         sel
           1 atome                   1 atome
             de Na         +          de Cl               NaCl
          (sodium)                   (chlore)
           Métal qui
            brûle au                  Gaz                 Sel de
           contact de                 nocif               table
             l’eau

            Na                          Cl                Na        Cl
                           +

         sucre
          12 atomes                22 atome de           11 atome
            de C        +               H           +      de O          C12H22O11
          (carbone)                (hydrogène)          (oxygène)
                               Gaz qui
                                                        Gaz
                              explose au
           Solide                                   nécessaire
                               contact                                 Sucre de
            noir      +                       +         à la
                               flamme                                    table
          salissant                                 respiration
                            (essence pour
                                                     cellulaire
                                fusée)
Composé : substances faites de différents types d’atomes liés chimiquement
3.2 Les formules chimiques et la nomenclature des composés (p.43)

Formule chimique : indique de quels et de combien d’atomes sont formées les molécules,
exemples :

          H2O est une combinaison de 2 atomes de H et 1 atome de O

          NaCl est une combinaison de 1 atome de Na et 1 atome de Cl

          C12H22O11 est une combinaison de 12 atomes de C, 22 atomes de H et 11
atomes de O

          H2SO4 est une combinaison de 2 atomes de H, 1 atome de S (soufre) et 4
atomes de O


Nomenclature : façon de nommer les molécules qui suit des règles particulières,
exemples :

          H2O         eau
          CaCl2       dichlorure de calcium (sel de calcium)
          C6H12O6 fructose (produit de la photosynthèse)
          H2SO4       tétraoxosulfate de dihydrogène (acide sulfurique)
          voir p.43, autres exemples

3.3 Des atomes aux molécules (p. 44)
                                                   Matière


                   Mélanges                                      Substances

          Plusieurs substances ensembles                             Une seule substance


         Mélanges                  Mélanges
                                                              Composé                   Élément
        hétérogènes               homogènes
                                                           différents types
     Plusieurs parties
                                1 partie visible            d’atomes liés           un type d’atome
         visibles
                                                            chimiquement
   Exemples :                 Exemples :                Exemples :                 Exemples :
   * Soupe poulet +           * Gatorade                * eau (H2O)                * aluminium (Al)
   nouilles                   * eau salée               * gaz carbonique           * oxygène (O)
   * sable et eau                                       (CO2)

Lire p. 42 à 45 (manuel) et exercices p. 21 à 23 (cahier)
Fiche concept p. 24 (cahier)

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Chapitre 1 du cahier dexercise

  • 1. Module 1 : Univers matériel CHAPITRE 1 Les transformations de la matière 1- Les changements physiques : «particularités des changements physiques» Retour sur certains concepts étudiés l’an passé. Définition d’un changement physique : transformation qui ne change ni la nature ni les propriétés caractéristiques de la matière. Aucune nouvelle substance n’est produite. a) changement de phase : passage d’une substance d’un état de la matière à un autre. Exemples : la glace fond et devient de l’eau (solide liquide) ; l’eau bout et devient de la vapeur (liquide gazeux) ; l’essence dégage une vapeur (essence liquide vapeur d’essence b) mélanges : association de deux ou plusieurs substances - Un mélange hétérogène est composé de deux ou plusieurs substances que l’on peut distinguer à l’œil nu. Exemple : un mélange d’eau et de sable. - Un mélange homogène est un composé de deux ou plusieurs substances que l’on ne peut pas distinguer à l’œil nu. Exemple : un mélange d’eau et de vinaigre. - Une solution est un mélange homogène dans lequel une ou plusieurs substances (les solutés) sont dissoutes dans une autre substance (le solvant). Exemples : du sel (soluté) dissout dans l’eau (solvant) donne de l’eau salée; de l’oxygène (soluté) dissout dans de l’azote (solvant) donne de l’air qu’on respire. c) procédé de séparation : méthode permettant de séparer les constituants d’un mélange. Décantation, filtration, évaporation, distillation, centrifugation, tamisage d) changements de forme 1- Pliage : donner un angle à une partie d’une pièce de matériau souple. 2- Découpage : tailler une pièce d’un matériau selon un contour ou un dessin. 3- Déchiquetage : déchirer une pièce d’un matériau en petits morceaux irréguliers. 4- Laminage : réduire, à l’aide de cylindre, l’épaisseur d’un matériau pour en faire une feuille mince. 5- Moulage : verser une pâte ou un liquide dans un moule pour le laisser durcir et ainsi obtenir un objet d’une forme particulière.
  • 2. Module 1: Univers Matériel CHAPITRE 1 Les transformations de la matière 2- Les changements chimiques (p. 12 à 17) 2.1 Particularités des changements chimiques (p. 12 à 14) a) définition : transformation qui change la nature et les propriétés caractéristiques de la matière. ***De nouvelles substances sont produites.*** b) indices indiquant la présence d’un changement chimique : - changement de couleur de la matière - dégagement de gaz (effervescence) - changement de température - formation d’un précipité (un solide qui apparait alors qu’on mélange deux substances liquides). - une grande quantité d’énergie dégagée ou absorbée - changement non réversible 2.2 Exemples de réactions chimiques (p. 14 à 17) Nom de la Exemple Équation de la réaction réaction Réactif (s) produit (s) Combustion Bois qui brûle, BBQ, Oxygène + combustible eau + gaz carbonique + essence qui explose cendres + énergie (lumière et chaleur) + … Respiration Chaleur produite par les Oxygène + sucres eau + gaz carbonique + cellulaire cellules du corps humain énergie (chaleur) Oxydation Fer qui rouille, Oxygène + fer rouille Argent qui terni Photosynthèse Sucre produit par les Eau + gaz carbonique + énergie (solaire) cellules des feuilles d’une sucres + oxygène plante Fermentation Production d’alcool par les Sucres levures alcool + gaz carbonique + levures (champignons) énergie (chaleur) Cahier d’exercices : Fiche concept p. 9 Exercices pp. 10-11-12
  • 3. Module 1: Univers Matériel CHAPITRE 1 Les transformations de la matière 3- La conservation de la matière (p. 18 à 22) 3.1 Une même masse? (p. 18 à 20) La masse totale de la matière avant et après un changement physique ou chimique demeure toujours la même. Labo 2 : Lors de la fonte d’un bloc de glace, la masse d’eau liquide obtenue est égale à la masse du bloc de glace avant sa fonte. changement physique Masse de la glace = masse de l’eau ____________=____________ Labo 3 : Lors du bouillonnement du vinaigre (labo 1), la masse de vinaigre et de bicarbonate de sodium (les réactifs) est égale à la masse de l’eau, l’acétate de sodium et le gaz carbonique (les produits) obtenue après la réaction. changement chimique Masse des réactifs (vinaigre, bicarbonate de sodium) =Masse des produits (eau, dioxyde de carbone, acétate de sodium) ____________=____________ «Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme» À lire : Antoine Laurent de Lavoisier : la loi de la conservation de la matière, p. 21 3.2 E = mc² (p. 21-22) OPTIONNEL Lors des réactions nucléaires, la masse des produits est plus petite que la masse des réactifs. Cependant, cette masse n’est pas perdue, elle est transformée en neutrons et en énergie. La relation entre l’énergie et la masse a été démontrée par Albert Einstein avec la formule : E = mc². Exemples de réactions nucléaires (enrichissement) : Réaction de fission de l’uranium : 2 Réaction de fusion de l’hydrogène : H + 3H 4 He + 1n Cahier d’exercices : Fiche concept p. 13 Exercices p. 14 Réseau de concept p. 1, 1. Les transformations de la matière
  • 4. CHAPITRE 2 L’organisation de la matière (p. 31) 1- Les modèles atomiques et les atomes (p.39 à 41) a) Qu’est-ce qu’un atome ? L’atome est la plus petite particule en laquelle un élément peut être divisé par des moyens chimiques. L’atome est un constituant de la matière, donc l’atome a une masse et un volume. ***La masse d’un atome dépend de la nature de l’atome. ***Le diamètre moyen des atomes est de l’ordre de 10-10m ou 0,000 000 000 1m Puisqu’on ne peut pas voir l’atome, même avec un microscope dernier cri, il faut s’en faire un modèle. b) Qu’est-ce qu’un modèle atomique ? C’est une représentation de ce que devrait être un atome, c’est-à-dire : son apparence, sa composition et ses mécanismes. Modèle de Démocrite (grec, 460-370 av. J.-C.) L’atome, selon Démocrite, est une petite bille indivisible. C’est l’élément de base constituant la matière. Modèle de John Dalton (britannique, 1766-1844 AD) - Toute la matière est constituée d’atomes qui sont des billes microscopiques et indivisibles ; - Tous les atomes d’un même élément ont la même masse ; - Les atomes d’éléments différents sont différents ; - Lors d’une réaction chimique, les atomes des réactifs se séparent les uns des autres et se rassemblent pour former les nouvelles substances (ou produits). Modèle atomique actuel - Noyau divisible par fission nucléaire ; - Noyau constitué de protons et de neutrons ; - Autour du noyau gravitent les électrons ; - Les protons, neutrons et électrons sont constitués d’éléments encore plus petits ; Cahier d’exercice p. 19-20
  • 5. 2- Les éléments et le tableau périodique des éléments a) Qu’est-ce qu’un élément ? (p. 32-33) C’est une substance simple qui ne peut être séparée en d’autres substances par des moyens physiques et/ou chimiques. b) Comment les éléments sont-ils identifiés ? (p. 35) On utilise les symboles chimiques qui sont des abréviations utilisées dans toutes les langues. Exemple : Na = sodium I = iode Ca = calcium La première lettre est toujours une MAJUSCULE. La seconde lettre, s’il y en a une, est minuscule. c) Combien y a-t-il d’éléments en tout ? Il y a 109 éléments de répertoriés dans le tableau périodique de ton manuel. 90 éléments sont naturels et 19 sont artificiels (produits de la physique nucléaire). d) Le tableau périodique, c’est quoi ? Le tableau périodique est le catalogue de tous les éléments connus. Il fournit beaucoup d’informations sur chaque type d’élément dont : - Le numéro atomique indique et le nombre de proton, et le nombre d’électron d’un élément ; - Le numéro de masse atomique de l’élément indique la masse relative de l’élément en permettant de le comparer avec d’autres éléments ; - L’état de l’élément à 25°C (solide, liquide ou gaz) habituellement indiqué par un code de couleur. EXEMPLES gaz liquide solide solide artificiel numéro atomique 2 35 79 94 symbole chimique He Br Au Pu numéro de masse atomique 4 80 197 244 ** Un atome de brome a une masse 20 fois plus grande qu’un atome d’hélium.**
  • 6. 3- Les molécules (p. 42 à 45) 3.1 Les propriétés des molécules (p. 42) Molécules : combinaisons chimiques de différents éléments (atomes) qui perdent leurs propriétés caractéristiques pour en avoir de nouvelles, exemples : eau 2 atomes 1 atome de H + de O H2O (hydrogène) (oxygène) Gaz qui Gaz explose au nécessaire contact Liquide à la flamme vital respiration (essence pour cellulaire fusée) H H + O H H O sel 1 atome 1 atome de Na + de Cl NaCl (sodium) (chlore) Métal qui brûle au Gaz Sel de contact de nocif table l’eau Na Cl Na Cl + sucre 12 atomes 22 atome de 11 atome de C + H + de O C12H22O11 (carbone) (hydrogène) (oxygène) Gaz qui Gaz explose au Solide nécessaire contact Sucre de noir + + à la flamme table salissant respiration (essence pour cellulaire fusée) Composé : substances faites de différents types d’atomes liés chimiquement
  • 7. 3.2 Les formules chimiques et la nomenclature des composés (p.43) Formule chimique : indique de quels et de combien d’atomes sont formées les molécules, exemples : H2O est une combinaison de 2 atomes de H et 1 atome de O NaCl est une combinaison de 1 atome de Na et 1 atome de Cl C12H22O11 est une combinaison de 12 atomes de C, 22 atomes de H et 11 atomes de O H2SO4 est une combinaison de 2 atomes de H, 1 atome de S (soufre) et 4 atomes de O Nomenclature : façon de nommer les molécules qui suit des règles particulières, exemples : H2O eau CaCl2 dichlorure de calcium (sel de calcium) C6H12O6 fructose (produit de la photosynthèse) H2SO4 tétraoxosulfate de dihydrogène (acide sulfurique) voir p.43, autres exemples 3.3 Des atomes aux molécules (p. 44) Matière Mélanges Substances Plusieurs substances ensembles Une seule substance Mélanges Mélanges Composé Élément hétérogènes homogènes différents types Plusieurs parties 1 partie visible d’atomes liés un type d’atome visibles chimiquement Exemples : Exemples : Exemples : Exemples : * Soupe poulet + * Gatorade * eau (H2O) * aluminium (Al) nouilles * eau salée * gaz carbonique * oxygène (O) * sable et eau (CO2) Lire p. 42 à 45 (manuel) et exercices p. 21 à 23 (cahier) Fiche concept p. 24 (cahier)