Atomes et molécules : la matière à l’échelle microscopique

1. a)A : particules serrées, en désordre, au fond : liquide. B : particules très éloignées, partout : gaz. C : particules serrées et rangées : solide. (1)
2. b)B, le gaz : ses particules sont très éloignées, séparées par beaucoup de vide ; en comprimant, on réduit ce vide. (1)
3. c)Dans C, les particules sont rangées et vibrent sur place sans quitter leur place. Dans A, elles sont en désordre et glissent les unes sur les autres. (1)
4. d)Entre les particules, il n’y a rien : du vide. L’air est lui-même fait de molécules. (1)

Repère — Solide : serrées et rangées ; liquide : serrées, en désordre ; gaz : très éloignées, avec beaucoup de vide.

1. a)A, une boule seule : un atome isolé (argon, Ar). C et D, des boules de même couleur liées : des molécules d’atomes identiques. B, une boule noire liée à une boule rouge : une molécule d’atomes différents (CO, le monoxyde de carbone). (1)
2. b)C : deux atomes de chlore liés, le dichlore Cl₂. D : trois atomes d’oxygène liés, l’ozone O₃. (1)
3. c)O₃ : D est une molécule de trois atomes d’oxygène liés ; O désigne un seul atome. (1)
4. d)Il faut environ 10 millions d’atomes pour 1 mm, donc $0,07\times 10000000=700000$ atomes environ. (1)

Attention — Un symbole seul désigne un atome ; une molécule s’écrit avec plusieurs symboles ou un indice : O n’est pas O₂, ni O₃.

1. a)4 sortes : carbone, hydrogène, azote et oxygène. (1)
2. b)$8+10+4+2=24$ atomes. (1)
3. c)3 molécules × 4 atomes d’azote = 12 atomes d’azote. (1)
4. d)Chaque molécule contient 24 atomes : $12\times 24=288$ atomes. Une molécule contient plusieurs atomes. (1)

Méthode — L’indice compte les atomes d’une sorte dans une molécule ; le coefficient compte les molécules : atomes = coefficient × indice.

1. a)Liquide → solide : solidification. Avant, les molécules sont serrées et en désordre ; après, serrées et rangées. (1)
2. b)Transformation physique : avant et après, ce sont les mêmes 15 molécules H₂O ; aucune n’est créée ni détruite, aucune nouvelle espèce n’apparaît. (1)
3. c)46,2 g : les mêmes molécules, aussi nombreuses, sont restées dans le tube fermé, la masse se conserve. (1)
4. d)Les molécules ne grossissent pas. Dans la glace, elles se rangent en laissant plus d’espace entre elles : l’eau est une exception, elle prend environ 9 % de place en plus. (1)

Erreur fréquente — Attribuer aux molécules ce qui arrive à l’objet (grossir, fondre, durcir) : seules leur organisation et l’espace entre elles changent.

1. a)Trois sortes de molécules : SO₂ (dioxyde de soufre), SO₃ (trioxyde de soufre) et O₂ (dioxygène). Trois espèces chimiques : c’est un mélange. (1)
2. b)2 sortes d’atomes : soufre et oxygène. Une espèce chimique correspond à une sorte de molécules : SO₂ et SO₃ sont faites des mêmes atomes, mais ce sont deux molécules différentes. (1)
3. c)SO₂ : $2\times 2=4$ ; SO₃ : $2\times 3=6$ ; O₂ : $3\times 2=6$ ; en tout $4+6+6=16$ atomes d’oxygène. (1)
4. d)Elles se séparent et se dispersent entre les molécules d’eau : on ne les voit plus, mais elles sont toujours là, avec la même formule. Masse : $470+30=500$ g. (1)

Le point clé — Corps pur ou mélange se décide en comptant les sortes de particules, pas les sortes d’atomes.