Organisation et transformations de la matière.

Attendus de fin de cycle

  • Décrire la constitution et les états de la matière
  • Décrire et expliquer des transformations chimiques
  • Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers

 

Décrire la constitution et les états de la matière

Connaissances et compétences associées Exemples de situations, d’activités et d’outils pour l’élève
Caractériser les différents états de la matière (solide, liquide et gaz).Proposer et mettre en œuvre un protocole expérimental pour étudier les propriétés des changements d’état.Caractériser les différents changements d’état d’un corps pur.Interpréter les changements d’état au niveau microscopique.Proposer et mettre en œuvre un protocole expérimental pour déterminer une masse volumique d’un liquide ou d’un solide.Exploiter des mesures de masse volumique pour différencier des espèces chimiques.

  • Espèce chimique et mélange.
  • Notion de corps pur.
  • Changements d’états de la matière.
  • Conservation de la masse, variation du volume, température de changement d’état.
  • Masse volumique : Relation m = ρ.V.
Dans la continuité du cycle 2 au cours duquel l’élève s’est  initié  les  différents  états  de  la  matière,  ce thème  a  pour  but  de  lui  faire  découvrir  la  nature microscopique  de  la  matière  et  le  passage  de  l’état physique aux constituants chimiques.Mise  en  œuvre  d’expériences  simples  montrant  la conservation de la masse (mais non conservation du volume)   d’une   substance   lors   d’un   changement d’état.Si l’eau est le principal support expérimental – sans en exclure d’autres – pour l’étude des changements d’état, on pourra exploiter des données pour connaître l’état d’un corps dans un contexte fixé et exploiter la température de changement d’état pour identifier des corps purs.L’étude expérimentale sera l’occasion de mettre l’accent sur les transferts d’énergie lors des changements d’état.L’intérêt de la masse volumique est présenté pour mesurer un volume ou une masse quand on connaît l’autre grandeur mais aussi pour distinguer différents matériaux. Un travail avec les mathématiques sur les relations de proportionnalité et les grandeurs-quotients peut être proposé.
Concevoir et réaliser des expériences pour caractériser des mélanges.Estimer expérimentalement une valeur de solubilité dans l’eau.

  • Solubilité.
  • Miscibilité.
  • Composition de l’air.
Ces études seront l’occasion d’aborder la dissolution de gaz dans l’eau au regard de problématiques liées à la santé et l’environnement.Ces études peuvent prendre appui ou illustrer les différentes méthodes de traitement des eaux (purification, désalinisation…).

 

Décrire et expliquer des transformations chimiques

Connaissances et compétences associées Exemples de situations, d’activités et d’outils pour l’élève
Mettre en œuvre des tests caractéristiques d’espèces chimiques à partir d’une banque fournie.
Identifier expérimentalement une transformation chimique.
Distinguer transformation chimique et mélange, transformation chimique et transformation physique.
Interpréter une transformation chimique comme une redistribution des atomes.
Utiliser une équation de réaction chimique fournie pour décrire une transformation chimique observée.

  • Notions de molécules, atomes, ions.
  • Conservation de la masse lors d’une transformation chimique.

Associer leurs symboles aux éléments à l’aide de
la classification périodique.
Interpréter une formule chimique en termes
atomiques.

  • Dioxygène, dihydrogène, diazote, eau,
    dioxyde de carbone.

 

Cette partie prendra appui sur des activités expérimentales mettant en œuvre différents types de transformations chimiques : combustions, réactions acide-base, réactions acides-métaux.

Utilisation du tableau périodique pour retrouver,
à partir du nom de l’élément, le symbole et le numéro atomique et réciproquement.

Propriétés acidobasiques
Identifier le caractère acide ou basique d’une solution par mesure de pH.
Associer le caractère acide ou basique à la
présence d’ions H+ et OH- .

  • Ions H+ et OH- .
  • Mesure du pH.
  • Réactions entre solutions acides et basiques.
  • Réactions entre solutions acides et métaux.
Ces différentes transformations chimiques peuvent servir de support pour introduire ou exploiter la notion de transformation chimique dans des contextes variés (vie quotidienne, vivant, industrie, santé, environnement).
La pratique expérimentale et les exemples de transformations abordées sont l’occasion de travailler sur les problématiques liées à la sécurité et à l’environnement.

Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers

Connaissances et compétences associées Exemples de situations, d’activités et d’outils pour l’élève
Décrire la structure de l’Univers et du système solaire.Aborder  les  différentes  unités  de  distance  et  savoir  les  convertir : du kilomètre à l’année-lumière.

  • Galaxies, évolution de l’Univers, formation du système solaire, âges géologiques.
  • Ordres de grandeur des distances astronomiques.

 

Connaitre et comprendre l’origine de la matière.

Comprendre que la matière observable est partout de même nature et obéit aux mêmes lois.

  • La matière constituant la Terre et les étoiles.
  • Les éléments sur Terre et dans l’univers (hydrogène, hélium, éléments lourds : oxygène, carbone, fer, silicium…)
  • Constituants de l’atome, structure interne d’un noyau atomique (nucléons : protons, neutrons), électrons.
Ce  thème  fait  prendre  conscience  à  l’élève  que l’Univers  a  été  différent  dans  le  passé,  qu’il  évolue dans     sa     composition,     ses     échelles     et     son organisation,   que   le   système   solaire   et   la   Terre participent de cette évolution.L’élève   réalise   qu’il   y   a   une   continuité   entre l’infiniment   petit   et   l’infiniment   grand   et   que l’échelle humaine se situe entre ces deux extrêmes.Pour  la  formation  de  l’élève,  c’est  l’occasion  de travailler    sur    des    ressources    en    ligne    et    sur l’identification   de   sources   d’informations   fiables.Cette  thématique  peut  être  aussi  l’occasion  d’une ouverture  vers  la  recherche,  les  observatoires  et  la nature des travaux menés grâce aux satellites et aux sondes spatiales.

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