Chap 1 : Des édifices ordonnés, les cristaux

Evaluation diagnostique

Introduction

Problématiques :

Comment sont organisés les entités chimiques constituants un solide ?

Comment expliquer les propriétés macroscopiques des solides ?

I. Qu'est-ce qu'un cristal ?

• Les cristaux, des édifices ordonnés

BILAN : Un cristal est un solide dont les constituants (atomes, molécules ou ions) sont assemblés de manière régulière. La maille est l’unité de répétition d’un cristal. En se répétant indéfiniment dans les trois dimensions de l’espace, elle définit le réseau cristallin. 

La maille la plus simple est la maille cubique. La longueur de l’arête du cube est notée a et correspond au paramètre de la maille.

Act 1 : Le chlorure de sodium, un sel parmi tant d’autres

Obj : Comment les atomes, ions et molécules sont-ils organisés dans un cristal de sel ?

Compétences travaillées :

• Utiliser une représentation en 3D informatisée du cristal de chlorure de sodium ;
• Relier l'organisation de la maille au niveau microscopique à la structure du cristal au niveau macroscopique

• Les propriétés macroscopiques d’un cristal

BILAN : A l’aide du paramètre de la maille (a) et du nombre d’entités constituants la maille, il est possible de déterminer les propriétés macroscopiques du cristal telle que la masse volumique.

La masse volumique (ρ) d’un cristal exprime le rapport entre la masse d’un cristal et son volume, exprimé en g.cm^-3.

La structure microscopique d’un cristal conditionne certaines de ses propriétés macroscopiques, notamment la masse volumique.

II. De la roche au squelette, les cristaux sont partout

Correction de l'exercice "Les cristaux sont partout"

• Roches et minéraux

BILAN : Les minéraux sont caractérisés par une formule chimique et une organisation cristalline. Une roche est formée d’un ou plusieurs minéraux. Certaines roches peuvent contenir du verre : il s’agit d’un solide amorphe dans lequel les entités s’empilent sans ordre géométrique

• Les cristaux dans les organismes biologiques

BILAN : Des cristaux existent aussi dans les organismes biologiques (coquille, squelette, calcul rénal, émail des dents, etc).

III. Les conditions de formation des cristaux

Activité "Une cristallisation sous conditions"

• Influence de la T°C et de la pression

BILAN : L’agencement des atomes qui forment les cristaux dépend des conditions de pression et de température. Un même composé de formule chimique unique pourra donc cristalliser dans différents systèmes cristallins.

• Influence de la vitesse de refroidissement

BILAN : Dans le cas des roches formées par refroidissement d’un magma, la vitesse de refroidissement influence la formation des cristaux :

- le refroidissement rapide d’un magma conduit à une cristallisation partielle : il se forme alors de petits cristaux de petites tailles, dispersés dans du verre. Il s’agit des roches volcaniques (ex : le basalte). 

- un refroidissement lent du magma favorise la formation de cristaux de grande taille. Ainsi la roche sera entièrement cristallisée. Il s’agit des roches plutoniques telles que le granite ou le gabbro.

Chap 2 : Une structure complexe, la cellule vivante

Il est aujourd’hui admis que les êtres vivants sont tous constitués d’une ou de plusieurs cellules. Mais pour le découvrir, les scientifiques ont dû mettre au point des instruments permettant de les observer.

Problématique : Comment l’évolution de la microscopie a-t-elle permis de découvrir les cellules et leur fonctionnement ?

I. Des 1ères observations de cellules à la théorie cellulaire

Analyser et interpréter des documents historiques relatifs à la théorie cellulaire (docs 1 à 4 p46)

BILAN :

Au XVIIe siècle, la mise au point des premiers microscopes a permis les premières observations de cellules. Elles apparaissent comme de petits compartiments délimités par une membrane et possédant, pour certaines, un noyau.

Au XIXe siècle, la théorie cellulaire a pu émerger par la collaboration entre scientifiques. Elle postule que :

- tous les êtres vivants sont constitués d’une (ou plusieurs) cellule(s) ;

- la cellule est la plus petite unité structurale du vivant ;

- toute cellule provient d’une autre cellule.