Science et Technologie pour Tous

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 Science et
Technologie
  pour Tous
  CHAPITRE 2 – LA MATIÈRE

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              Objectifs

 Ne  pas vous transformer en physicien
 mais vous permettre d’acquérir une
 certaine autonomie par rapport à la
 littérature  ou     aux    informations
 diffusées dans les médias.

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                Préambule
 Dans    tout ce qui sera présenté par la
 suite,
  rienn’est faux
  mais rien n’est vrai
  à 100%
 En  science, pour représenter un
 système, un phénomène, une théorie,
 …, on utilise des modèles.

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                   Modèles
 Un   modèle
  est   une représentation
  totale   ou partielle
  plus   ou moins simplifiée de la réalité connue.
 Son   niveau de simplification dépend :
  du    public auquel il est destiné,
  de    l’utilisation que l’on compte en faire.

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                   Modèles
 Un   même phénomène peut               être
  représenté par plusieurs modèles.
 Un modèle peut
  évoluer,
  êtremodifié, amélioré,
  ou abandonné
 suivantl’évolution des connaissances,
 des théories, …

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         Qu’est-ce que la matière
   C’est tout ce qui nous entoure :
       L’air que nous respirons …
       La terre sous nos pieds …
       L’eau que nous buvons …
       Les pierres, le beurre, la glace, … les solides …
       La vapeur d’eau, les nuages, … les gaz …
       Le lait, l’huile, … les liquides …
       Les végétaux, les animaux, … les êtres vivants …
       La Terre, la Lune, Mars, … les planètes …
       Les astéroïdes, les comètes, les météorites, …
       Le Soleil, les étoiles, les galaxies, …
       L’Univers.

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        Histoire de la découverte
               de la matière
   De tous temps des femmes et des hommes ont cherché à
    comprendre le monde qui nous entoure.
   De nombreuses théories et de nombreux modèles se sont
    succédés au cours de l’Histoire …
   Les uns et les unes remplaçant, modifiant ou améliorant les
    autres.

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                    débat : er

        la continuité de la matière

   La matière est-elle
       continue et fractionnable à l’infini comme semble l’être l’eau ?
       ou discontinue, constituée de grain comme le sable ?

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             La vision de Démocrite
   400 ans avant J-C
   Démocrite, philosophe Grec
   affirme, sans preuve que :
   la matière est constituée
       de différentes sortes de particules,
       séparées par du vide,
       infiniment petites et indivisibles,
       qu’il appelle atomes,
            du grec atomos qui signifie insécable, qu’on ne peut diviser.

   C’est le 1er modèle de l’atome

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                Le modèle d’Aristote
   1 siècle plus tard
   Aristote, philosophe Grec
   affirme, toujours sans preuve, que :
   la matière est
        continue, divisible à l’infini.
   Elle est constituée de 4 éléments :
        L’air, la terre, l’eau et le feu.
   Cette théorie, reprise par l’Alchimie au Moyen-Age,
    perdurera jusqu’à la révolution Française.

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          De l’Alchimie à la chimie
 Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), père de la chimie
  moderne.
 Un des premiers à traiter la chimie avec des méthodes
  scientifiques.
 Énonce la notion d’élément chimique :
       « substance qui ne peut être décomposée par aucune méthode
        chimique ».
 Découvre les éléments oxygène, hydrogène et azote.
 Montre que « toute matière est une combinaison d’éléments
  chimiques dans des proportions définies ».
       Expérience de l’électrolyse et la synthèse de l’eau.
   Il énonce la loi de conservation de la masse lors d’une
    transformation chimique :
       « Rien ne se crée, rien ne se perd, tout se transforme »

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              1er modèle atomique
   1805 - John Dalton (1766-1844)
       chimiste et physicien anglais
   Reprend l’hypothèse de l’atome de Démocrite.
   La matière est constituée d’atomes,
       sphères dures de matière, indivisibles et indestructibles.
   Chaque élément chimique est constitue d’un ensemble
    d’atomes tous identiques en taille, masse et propriétés.
   2 éléments différents sont constitués d’atomes différents.
   Les atomes peuvent s’assembler pour former des
    molécules.
   Au cours de réactions chimiques, les atomes se
    recombinent.

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La classification périodique des
            éléments
   1869 - Dimitri Ivanovitch Mendeleïev (1834-1907)
       Chimiste russe
   Propose un tableau dans lequel il classe les éléments
    connus à son époque
       par masse atomique (masse de l’atome) croissante,
       en plaçant dans une même colonne les éléments ayant des
        propriétés chimiques semblables
       en laissant éventuellement des cases vides.
   Il prédit ainsi la découverte de nouveaux éléments ainsi que
    leurs futures propriétés comme le Gallium en 1875.

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                              Classé X
   1895 - Wilhelm Conrad Röntgen (1845- 1923)
       Physicien allemand
       Prix Nobel de physique en 1901
   En étudiant les rayons cathodiques produits dans un tube à
    vide dit « tube cathodique » ou tube de Crookes,
   il découvre un nouveau rayonnement étrange
       qui est très faiblement absorbé par la matière qu’il traverse,
       et qui impressionne un plaque photographique.
   Il baptise ce nouveau rayonnement rayons X.
   Il venait de découvrir la radiographie X.
   Mais on n’avait toujours aucune idée de la
    nature des rayons cathodiques.

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        Le rayonnement uranique
   1896 - Henri Becquerel (1852-1908)
       Physicien français
       Prix Nobel de physique en 1903 partagé avec
        Marie et Pierre Curie.
   Il étudie le rayonnement fluorescent de sels d’uranium
    exposés à la lumière du soleil
   qui impressionne une plaque photographique comme le
    feraient les rayons X.
   Il découvre par hasard que même sans exposition à la
    lumière les sels d’uranium   émettent un rayonnement
    invisible naturel capable d’impressionner une plaque
    photographique.
   Il l’appelle rayonnement uranique.

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                             Les Curie
   1898 - Marie Skłodowska-Curie (1867-1934)
       Physicienne et chimiste polonaise, naturalisée française
       Prix Nobel de physique en 1903 (avec Pierre et H. Becquerel)
       Prix Nobel de chimie en 1911
   Pierre Curie (1859-1906)
       Physicien français
   En étudiant les « rayonnements uraniques » de l’Uranium ils
    découvrent de nouveaux éléments :
       le polonium et le radium
       qui produisent eux aussi des « rayonnements uraniques ».
   Ils baptisent ce phénomène : radioactivité

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        Y-a-t-il quelque chose dans
                  l’atome ?
   1904 – Joseph John Thomson (1856-1940)
       Physicien britannique
       Prix Nobel de physique en 1906
   En étudiant les rayons cathodiques produits dans «                      tube
    cathodique » modifié,
       il prouve que :
            ce sont des faisceaux de particules et non des ondes
            qui sont chargées négativement,
            ont une masse environ 2000 plus petite que celle des atomes,
       et sont des constituants de l’atomes.
 Il baptise ces nouvelles particules électrons.
 Cette découverte conduit à un nouveau modèle de l’atome

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           Le modèle de Thomson
   Les atomes        sont   électriquement       neutres,   donc   ils
    contiennent
       des charges négatives (les électrons)
       ainsi que des charges positives
       en quantité exactement identique.
   Pour Thomson, l’atome n’est donc pas indivisible mais
       c’est une « boule » de matière positive
       parsemée d’électrons négatifs,
       un peu comme un pain au raisin.
       C’est le modèle « plum-pudding ».