Maquette des orbitales atomiques ou comment manipuler l'infiniment petit ?

Lors de mes cours concernant la place des électrons sur les orbitales atomiques, la compréhension de ses couches électroniques, les sous couches et la formation des liaisons, j’ai remarqué que mes élèves avaient des difficultés pour visualiser clairement de quoi je parlais.

Malgré mes schémas, les simulateurs informatiques, les difficultés persistaient.

J’ai donc réalisé un prototype carton des orbitales. J’ai utilisé des billes pour les électrons.

Après quelques essais, cela semblait concluant.

Pour modéliser tout cela, un passage sous Inkscape a été nécessaire afin de communiquer avec la découpeuse laser du FabLab.

Emannuel, responsable du FabLab du Dôme de Caen, m’a aidé à finaliser les plans.

Les trous étaient trop gros, les orbitales peu clair. On a opéré les modifications du prototype et lancé la découpe en série afin d’en avoir pour chaque binôme d’élèves sur une découpeuse laser.

Le temps de trouver la bonne boite et de mettre quelques explications dessus, voici ce que cela donne :

14 groupes tiennent ainsi dans cette boite.Les billes sont stockées dans des petits tubes à hémolyse avec bouchon.

J’ai donc testé avec mes classes de seconde. Le pré-requis de la séance pratique est d’avoir appris qu’une liaison entre deux atomes est due à un partage de deux électrons entre atomes.

Mon objectif est de faire comprendre aux élèves, combien d’électrons de valences possède un atome, combien il peut établir de liaison et combien il possède de doublets non liants.

Tout ceci pour comprendre la fabrication des formule de Lewis et de les vérifier avec les modèles moléculaires classiques.

L’aimant est là pour bloquer les billes d’acier si elles s’éloignent trop. Le plateau évite qu’elles tombent de la table.

L'une de mes collègues a travaillé avec cette maquette, la rédaction des couches électroniques et la détermination des électrons de valence d'un atome.