S’approprier les modèles d’atomes et d’ions au collège

Notions et connaissances travaillées : Structure de la matière, atomes, ions, modélisation, organisation de la matière, structure lacunaire, électrons, protons, classification périodique des éléments.

Compétences travaillées : Établir une correspondance modèle/phénomène réel.

Disciplines : Physique-Chimie

Résumé : Lors de cette séquence d'activités, les élèves tentent d’expliquer la différence de conductivité de solutions aqueuses à l’aide du modèle particulaire. Les élèves se rendent compte des limites de ce modèle qui ne leur permet pas d’expliquer le phénomène observé. Le professeur présente alors le modèle de l’atome, puis celui de l’ion, que les élèves s’approprient. Enfin, ils reviennent sur la situation de départ.

Message à emporter : La matière peut être modélisée de nombreuses manières. Chaque modèle permet de représenter, d’expliquer et de prédire certains phénomènes. Tous les modèles ont des limites et il est important de les garder en tête lorsqu’on les utilise.

 Eprouver les limites d’un modèle et la nécessité de le faire évoluer : Pour expliquer la différence de conductivité de solutions ioniques, il est proposé aux élèves de modéliser à un niveau microscopique la matière sous différents états (eau à l’état solide, liquide et gazeux) ainsi que trois mélanges (air, eau sucrée, eau salée).

S’approprier le modèle de l’atome : Pour pouvoir interpréter les observations liées à la conduction des solutions, le professeur propose d’introduire un nouveau modèle (Fiche 2). Un travail de modélisation à partir de pâte à modeler et de l’utilisation de la classification périodique (Fiche 3) permet de découvrir le modèle atomique, de se l’approprier en le manipulant.

S’approprier le modèle de l’ion : Pour pouvoir interpréter les observations liées à la conduction des solutions, le professeur propose d’introduire un nouveau modèle (Fiche 3). Un travail de modélisation à partir de pâte à modeler et de l’utilisation de la classification périodique (Fiche 3) permet de découvrir le modèle de l'ion, de se l’approprier en le manipulant.

S’approprier les notions travaillées aux séances précédentes et expliquer un phénomène observé à l'aide d'un modèle plus adapté : Pour s’assurer que les élèves ont compris les liens entre le numéro atomique de l’élément, le nombre d’électrons et de protons, la charge excédentaire figurant sur la formule de l’ion et la représentation du modèle, il leur est demandé de retrouver le modèle d’un atome ou d’un ion et sa formule chimique, à partir de constituants en pâte à modeler que l’enseignant leur fournit. Puis, l'enseignant interprète la conduction des solutions aqueuses en s'appuyant sur les nouveaux modèles.