Solide molculaire. Interaction de Van der Waals, ? liaison hydrogne sur la temprature dbullition,

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    13-Sep-2018

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Fiche professeur THEME du programme : Comprendre Sous-thme : Cohsion et transformations de la matire Solide molculaire. Interaction de Van der Waals, liaison hydrogne Type dactivit : Activits documentaires avec possibilit dillustration exprimentale. Conditions de mise en uvre : Activit 1 : Le solide molculaire (30 min) De leau et du sucre : Activit de dcouverte pouvant tre illustre par quelques expriences ralises par les lves ou le professeur. Activit 2 : Le modle : les interactions de Van der Waals (30 min) PARTIE 1 : Activit documentaire autour des notions dlectrongativit, de molcules polaires et apolaires, de lexprience du filet deau, de la temprature dbullition permettant de dfinir cette interaction. PARTIE 2 : Cas de linteraction entre molcules apolaires. Activit 3 : Prolongement du modle : la liaison hydrogne (15 min) Temprature dbullition de quelques molcules : Activit documentaire montrant comment des anomalies sur les tempratures dbullition ont conduit faire voluer le modle vers la notion de liaison hydrogne. Activit 4 : La liaison hydrogne : exemples dillustrations (30 min) 3 activits documentaires illustrant la liaison hydrogne Pour aller plus loin : Activit 5 : liaison hydrogne et proprits physico-chimiques 3 activits documentaires montrant linfluence des interactions de Van der Waals, et de la liaison hydrogne sur la temprature dbullition, la solubilit et la densit de certaines molcules. Pr-requis : - Le solide ionique, interaction coulombienne - Structure molculaire, reprsentation de Lewis NOTIONS ET CONTENUS COMPETENCES ATTENDUES Solide molculaire. Interaction de Van der Waals, liaison hydrogne. lectrongativit. Interprter la cohsion des solides [] molculaires. [] Recueillir et exploiter des informations sur les applications de la structure de certaines molcules (super absorbants, tensioactifs, alginates, etc.). Comptences transversales : - rechercher, extraire, organiser des informations utiles - formuler des hypothses - raisonner, argumenter, dmontrer Mots cls de recherche : solide molculaire, Van der Waals, liaison hydrogne Provenance : Acadmie dOrlans-Tours Adresse du site acadmique : http://physique.ac-orleans-tours.fr/php5/site/ http://physique.ac-orleans-tours.fr/php5/site/1 ACTIVIT 1 : LE SOLIDE MOLECULAIRE De leau et du sucre Comptences travailles : App : Sapproprier linformation Se mobiliser en cohrence avec les consignes donnes. Rea : Raliser (Faire) Observer et dcrire les phnomnes. Ana : Analyser Extraire des informations des donnes et les exploiter. Val : Valider, Critiquer Confronter un modle des rsultats exprimentaux : vrifier la cohrence des rsultats obtenus avec ceux attendus. Com : Communiquer Rendre compte de faon crite. Auto : Etre Autonome, Faire preuve dinitiative, Savoir-Etre Travailler efficacement seul ou en quipe (en tant autonome, en respectant les rgles de vie de classe et de scurit). Soigner sa production. Observations exprimentales : 1) le sucre est un solide molculaire. Il est constitu de molcules de saccharose C12H22O11. Cest un tat dense de la matire : les molcules sont proches les unes des autres et cohrentes entre-elles. 2) Leau liquide est constitue de molcules dH2O. Cest un tat dense de la matire : les molcules sont proches les unes des autres et cohrentes entre-elles. Il faut apporter beaucoup dnergie pour les sparer les unes des autres (Teb = 100 C). 3) Leau pure ne laisse pas passer le courant lectrique. 4) Le sucre se dissout dans leau. 5) Leau sucre ne laisse pas passer le courant lectrique. 6) Le filet deau est dvi lapproche du bton dbonite charg. Questions : a) En utilisant vos connaissances sur les solide ioniques, peut-on dire que le sucre est un solide ionique. Justifier. b) Leau pure est-elle un lectrolyte ? Justifier. c) Linteraction coulombienne entre des particules charges peut-elle expliquer la cohsion dun morceau de sucre ou dun peu deau liquide ? Justifier. d) Linteraction coulombienne entre des particules charges peut-elle expliquer lexprience du filet deau ? Justifier. e) Peut-on expliquer la dissolution du sucre laide de linteraction coulombienne entre des particules charges ? Conclusion : Linteraction coulombienne entre des particules charges nexplique pas ces observations car le morceau de sucre et leau ne contiennent pas de particules charges. Un autre type dinteraction doit expliquer ces proprits. http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Sugarcubes.jpg http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/maussion/elecstat/PagesFr/03Filet.html http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Sugarcubes.jpghttp://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Sugarcubes.jpghttp://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/maussion/elecstat/PagesFr/03Filet.htmlhttp://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/maussion/elecstat/PagesFr/03Filet.htmlhttp://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/maussion/elecstat/PagesFr/03Filet.htmlhttp://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/maussion/elecstat/PagesFr/03Filet.html2 ACTIVIT 2 : LE MODELE : LES INTERACTIONS DE VAN DER WAALS PARTIE 1 : INTERACTIONS ENTRE MOLECULES POLAIRES Comptences travailles : App : Sapproprier linformation Se mobiliser en cohrence avec les consignes donnes (agir selon les consignes donnes ; extraire des informations utiles dune observation, dun texte ou dune reprsentation conventionnelle (schma, tableau, graphique,)). Ra : Raliser Raliser un graphique. Appliquer une consigne (calcul, application dune loi ). Ana : Analyser Extraire des informations des donnes et les exploiter. Elaborer et/ou choisir et utiliser un modle adapt. Val : Valider, Critiquer Confronter un modle des rsultats exprimentaux : vrifier la cohrence des rsultats obtenus avec ceux attendus. Com : Communiquer Rendre compte de faon crite (de manire synthtique et structure, en utilisant un vocabulaire adapt et une langue correcte). Auto : Etre Autonome, Faire preuve dinitiative, Savoir-Etre Travailler efficacement seul ou en quipe (en tant autonome, en respectant les rgles de vie de classe et de scurit). Soigner sa production. Doc 1 : Introduction : Le fait que les molcules ne se dplacent pas toujours librement comme elles le font l'tat gazeux mais qu'elles forment aussi des liquides et des solides, signifie qu'il existe des interactions entre elles. Ainsi, le fait que l'eau soit liquide la temprature ambiante est la manifestation que les molcules d'eau adhrent les unes aux autres. Pour faire bouillir l'eau nous devons apporter suffisamment d'nergie pour carter les molcules les unes des autres. Les forces responsables de l'adhrence des molcules sont appeles forces de van der Waals en rfrence au scientifique hollandais du dix-neuvime sicle qui les tudia pour la premire fois. Le parfum de la fraise , Peter Atkins, Dunod 3 Doc 2 : Electrongativit dun atome Il sagit de laptitude d'un atome, ou d'un groupe d'atomes, d'une entit molculaire attirer des lectrons de liaison. H 2,1 He 0 Li 1,0 Be 1,5 B 2,0 C 2,5 N 3,0 O 3,5 F 4,0 Ne 0 Na 0,9 Mg 1,2 Al 1,5 Si 1,8 P 2,1 S 2,5 Cl 3,0 Ar 0 Echelle d'lectrongativit de PAULING pour quelques lments chimiques (en unit atomique de moment dipolaire : 1 u.a.m.d = 2,54 Debye) Doc 3 : Polarit dune liaison ou dune molcule Si deux atomes impliqus dans une liaison de covalence sont dlectrongativits diffrentes, la rpartition des charges est dissymtrique : les lectrons de la liaison sont dlocaliss vers latome le plus lectrongatif, qui porte alors une charge partielle ngative note -. Lautre atome de la liaison porte, quant lui, une charge partielle positive note +. Plus les charges sont rparties de faon asymtrique, plus une liaison ou molcule sera polaire (elle peut tre assimile un diple lectrostatique), et a contrario, si les charges sont rparties de faon totalement symtrique, elle sera apolaire, c'est--dire non polaire. La polarit des molcules influe sur un certain nombre de caractristiques physiques (tempratures de fusion et d'bullition, solubilit, tension superficielle) ou chimiques (ractivit). Questions : Question 1 : En sappuyant sur les documents 2 et 3, expliquer pourquoi les molcules ci-dessous sont polaires : retrouver les charges partielles laide de lchelle dlectrongativit. Question 2 : En dduire pourquoi, comme dit Peter Atkins, les molcules deau adhrent les unes aux autres . Question 3 : Retour sur lactivit 1 (Dviation dun filet deau par un bton dbonite lectris). Complter le schma ci-contre en reprsentant les molcules deau dans le filet deau dvi. 4 PARTIE 2 : INTERACTIONS ENTRE MOLECULES APOLAIRES Comptences travailles : App : Sapproprier linformation Se mobiliser en cohrence avec les consignes donnes (agir selon les consignes donnes ; extraire des informations utiles dune observation, dun texte ou dune reprsentation conventionnelle). Rea : Raliser (Faire) Raliser ou complter un schma. Raliser un graphique. Appliquer une consigne (calcul, application dune loi ). ana : Analyser Extraire des informations des donnes et les exploiter. Elaborer et/ou choisir et utiliser un modle adapt (mettre en lien les phnomnes observs, les concepts utiliss et le langage mathmatique qui peut les dcrire) val : Valider, Critiquer Confronter un modle des rsultats exprimentaux : vrifier la cohrence des rsultats obtenus avec ceux attendus com : Communiquer Rendre compte de faon crite (de manire synthtique et structure, en utilisant un vocabulaire adapt et une langue correcte) auto : Etre Autonome, Faire preuve dinitiative, Savoir-Etre Travailler efficacement seul ou en quipe (en tant autonome, en respectant les rgles de vie de classe et de scurit) Soigner sa production Document 1 : [] Les molcules sont composes d'atomes eux-mmes constitus d'un minuscule noyau central charg positivement, entour d'un nuage d'lectrons charg ngativement. Nous devons nous imaginer que ce nuage n'est pas fig dans le temps. Au contraire, il est comme un brouillard mouvant, pais un endroit donn un certain instant et lger au mme endroit l'instant suivant. L o brivement le nuage s'claircit, la charge positive du noyau arrive percer. L o brivement le nuage s'paissit, la charge ngative des lectrons surpasse la charge positive du noyau. Lorsque deux molcules sont proches, les charges rsultant des fluctuations du nuage lectronique interagissent ; la charge positive du noyau qui pointe par endroit est attire par la charge ngative partiellement accumule dans la partie dense du nuage lectronique. De ce fait les deux molcules adhrent. Toutes les molcules interagissent de cette faon, toutefois la force de l'interaction est plus grande entre les molcules contenant des atomes possdant beaucoup d'lectrons comme le chlore et le soufre. Le parfum de la fraise , Peter Atkins, Dunod 5 Document 2 : Temprature dbullition des alcanes et masse molaire Les alcanes sont des hydrocarbures (molcules constitues uniquement datomes de C et de H) ne prsentant que des liaisons C-C simples. Leur formule brute est CnH2n+2. Voici quelques alcanes linaires (alcanes dont la chane carbone ne comporte pas de ramification (chaque atome de C nest li qu 2 autres atomes de C) : Formule brute Alcane eb (C) Masse molaire (g.mol-1) CH4 Mthane - 161,7 C2H6 Ethane - 88,6 C3H8 Propane - 42,1 C4H10 Butane - 0,5 Questions : a. Daprs le document 1, les molcules apolaires interagissent quand mme : pourquoi ? b. Calculer la diffrence dlectrongativit entre lhydrogne et le carbone grce au tableau de la partie 1. Comparer avec la diffrence dlectrongativit entre lhydrogne et loxygne. Les alcanes sont-ils polaires ou apolaires ? c. Complter la dernire colonne du tableau du document 2 en calculant les masses molaires des alcanes. d. Tracer la courbe donnant la temprature dbullition en fonction de la masse molaire. e. Quobservez-vous ? f. Comment expliquer ce constat laide de linteraction dcrite prcdemment ? g. Le dcane est un alcane linaire de formule brute C10H22. votre avis, quel est son tat physique temprature ambiante ? Pourquoi ? h. La paraffine de bougie est constitue de molcules dalcanes chane linaire. Que pouvez-vous dire sur la longueur de la chane carbone de la paraffine de bougie ? Argumenter. Quelques lments de rponse La temprature dbullition augmente de manire quasi-linaire avec la masse molaire des alcanes linaires car lintensit des forces dinteraction de Van der Waals augmentent avec la longueur de la chane carbone :plus les molcules sont grosses et contiennent dlectrons, plus elles sont polarisables, plus les interactions de Van der Waals sont fortes entre elles, plus il faut apporter dnergie pour les faire passer ltat gazeux. Le dcane est liquide temprature ambiante car il contient 10 atomes de carbone (Teb = 174C). La paraffine contient plus de 10 atomes de carbone (C25H52). Conclusion : ( tablir avec les lves) Linteraction de Van der Waals est une interaction lectrique de faible intensit entre des atomes, des molcules, ou entre une molcule et un cristal. Elle est associe des forces attractives, gnralement en 1/r7, de trs courte porte. Les forces de Van der Waals sont dautant plus grandes que les lectrons sont nombreux et la molcule tendue. Elles peuvent rsulter dinteractions existant entre des diples permanents de molcules polaires (on parle de forces de Keesom) mais galement se manifester entre des molcules apolaires comme les gaz monoatomiques rares, les corps simples diatomiques (N2, O2, I2) ou les molcules polyatomiques symtriques (CO2, CCl4) (on parle alors de forces de London). Dans ce cas, ce sont les fluctuations de la densit lectrique qui engendrent des diples instantans induisant des diples dans les molcules voisines. 6 ACTIVIT 3 : LIMITES DU MODELE : LA LIAISON HYDROGNE Comptences travailles : App : Sapproprier linformation Se mobiliser en cohrence avec les consignes donnes. Ana : Analyser Extraire des informations des donnes et les exploiter. Elaborer et/ou choisir et utiliser un modle adapt. Val : Valider, Critiquer Confronter un modle des rsultats exprimentaux : vrifier la cohrence des rsultats obtenus avec ceux attendus. Com : Communiquer Rendre compte de faon crite. Auto : Etre Autonome, Faire preuve dinitiative, Savoir-Etre Travailler efficacement seul ou en quipe (en tant autonome, en respectant les rgles de vie de classe et de scurit). Soigner sa production. A- TEMPERATURES DEBULLITION DE QUELQUES MOLECULES Groupe 4A Groupe 5A Espce chimique CH4 SiH4 GeH4 SnH4 NH3 PH3 AsH3 SbH3 T bullition (C) -161,5 -112 -88,5 -52 -33,4 -87,7 -62 -18 Groupe 6A Groupe 7A Espce chimique H2O H2S H2Se H2Te HF HCl HBr HI T bullition (C) 100 -60,7 -41,4 -1 20 -85,1 -67 -35,5 Questions : 1) A quoi correspondent les indications Groupe 4A , Groupe 5A , etc. ? 2) De quoi la temprature dbullition des molcules du groupe 4A dpend-elle ? 3) Cette proprit est-elle vrifie pour les autres groupes ? Y a-t-il des exceptions ? 4) Que peut-on en dduire ? Conclusion : La temprature dbullition de NH3, H2O et HF est plus leve, donc ces molcules sont plus fortement lies entre elles. Elles sont le sige de liaisons intermolculaires particulires : les liaisons hydrognes. 7 Quelques lments de rponse 1) Le Groupe 4A correspond la famille du carbone (4me colonne du tableau priodique en tant les lments de transition). Le Groupe 5A correspond la 5mecolonne de la classification priodique et donc la famille chimique de lazote N. 2) Au sein de la famille chimique du carbone (4me colonne), la temprature dbullition augmente avec la masse molaire : plus les atomes sont gros et contiennent dlectrons, plus ils sont polarisables, plus les interactions de Van der Waals sont fortes entre eux, plus il faut apporter dnergie pour les faire passer ltat gazeux. 3) Cette proprit est vrifie pour les autres groupes sauf pour NH3, H2O et HF. B- LA LIAISON HYDROGENE La liaison hydrogne est la plus forte des liaisons intermolculaires (10 235 kJ/mol). Cest un cas particulier des interactions de Van der Waals. Elle se manifeste uniquement entre une molcule qui comporte un atome dhydrogne li un atome X petit et trs lectrongatif (N, O ou F) et un autre atome, Y, possdant un doublet non liant (F, O ou N) : Question : Reprsenter les charges partielles sur les molcules ci-dessus. Faire figurer les doublets non liants sur les atomes doxygne et dazote. Enfin, laide de la dfinition de la liaison hydrogne, la reprsenter symboliquement par des pointills entre les atomes concerns. Source : Wikipdia (lectrongativit, liaison hydrogne, molcule deau, ) http://fr.wikipedia.org/wiki/lectrongativithttp://fr.wikipedia.org/wiki/Liaison_hydrognehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Molcule_d'eau8 ACTIVIT 4 : LA LIAISON HYDROGNE : EXEMPLES DILLUSTRATIONS Comptences travailles : App : Sapproprier linformation 4.1 4.2 4.3 Se mobiliser en cohrence avec les consignes donnes (agir selon les consignes donnes ; extraire des informations utiles dune observation, dun texte ou dune reprsentation conventionnelle). X X X Rea : Raliser (Faire) Raliser ou complter un schma. X X X Appliquer une consigne (calcul, application dune loi ) X X X ana : Analyser Extraire des informations des donnes et les exploiter. X X X Elaborer et/ou choisir et utiliser un modle adapt (mettre en lien les phnomnes observs, les concepts utiliss et le langage mathmatique qui peut les dcrire) X X X val : Valider, Critiquer Confronter un modle des rsultats exprimentaux : vrifier la cohrence des rsultats obtenus avec ceux attendus X X X com : Communiquer Rendre compte de faon crite (de manire synthtique et structure, en utilisant un vocabulaire adapt et une langue correcte) X X X auto : Etre Autonome, Faire preuve dinitiative, Savoir-Etre Travailler efficacement seul ou en quipe (en tant autonome, en respectant les rgles de vie de classe et de scurit) X X X Soigner sa production X X X 9 ACTIVIT 4.1. : Le Kevlar Le poly-para-phnylne trphtalamide (ou PPD-T), plus connu sous le nom dpos de Kevlar, est une fibre d'aramide dcouverte en 1965 et fabrique par la firme Dupont de Nemours. Commercialise depuis les annes 1970 sous le nom de Kevlar, elle possde des proprits trs intressantes pour lindustrie. Son exceptionnelle rsistance la traction et l'longation, aux chocs et lusure est notamment exploite pour la fabrication de gilets pare-balles mais aussi dans lindustrie aronautique. Ce polymre est constitu de noyaux de benzne spars par des groupements amides. Parmi lensemble des matriaux connus, seuls la toile d'araigne (qui est trois fois plus rsistante) et les nanotubes le surpassent. Il a pour autres qualits sa faible densit, sa capacit dabsorption des vibrations et son excellente rsistance aux chocs. Sa rigidit est suprieure celle de l'acier. Par ailleurs, ce matriau se caractrise par une dilatation thermique nulle et un bon comportement chimique vis--vis des carburants. En contrepartie, le Kevlar rsiste mal aux rayons UV et aux fortes tempratures (il se dcompose 400C) et est difficile usiner. Applications : - industrie textile : renfort de vtements et voiles de bateau - industrie aronautique et arospatiale - nautisme : cbles, renforcement des coques de bateaux. - fabrication de casques et de gilets pare-balle. - Automobile de comptition (renforcement des pneus et d'autres caoutchoucs, doublure de freins) - matriel sportif : snowboard, ski, escrime, raquettes ou cordage, cadres de vlos 1) Chercher la dfinition des mots en gras. 2) Le maillon de base de la chane de kevlar est indiqu figure 1. Justifiez lorganisation spatiale des chanes de PPD-T (figure 2) ainsi que ses proprits mcaniques. Fig. 1. motif de la chane de PPD-T Fig. 2. Reprsentation schmatique du PPD-T Sources : http://fr.wikipedia.org/wiki/Kevlar http://www2.dupont.com/Kevlar/en_US/ http://www.pslc.ws/french/aramid.htm http://fr.wikipedia.org/wiki/Kevlarhttp://www2.dupont.com/Kevlar/en_US/http://www.pslc.ws/french/aramid.htm10 SHNH2OOHACTIVIT 4.2 : Les pattes du gecko Une tude rcente entreprise aux USA, entreprise par Autumn et ses collgues de l'Universit de Berkeley [K. Autumn et al., Adhesive force of a single gecko foot-hair Nature, 405 (2000) 681-685.], fait apparatre que le gecko, un lzard qui vit dans les rgions tropicales, est capable de se mouvoir sur n'importe quelle surface lisse verticale ou sous un plan horizontal tout aussi lisse, par la seule action des forces de Van der Waals. [] Les pattes du gecko (qui ne porte pas de griffes comme ses cousins de nos pays temprs) sont termines par cinq doigts dont l'observation au microscope lectronique balayage fait apparatre qu'ils prsentent chacun environ 5000 poils de kratine par millimtre carr, qui se divisent leur terminaison en plusieurs centaines de soies. Au total, ce lzard possde environ deux milliards de soies qui lui assurent la fois suspension et progression. Dessous de la patte avant gauche du gecko tropical (a) et poils recouvrant le dessous des pattes vus au microscope lectronique balayage (b). (Photographies : Kellar Autumn). 1) La kratine est une protine principalement constitue de cystine. A laide du modle gnral de liaison peptidique ci-dessous, construisez la molcule issue de lassemblage de 3 molcules de cystine par liaison peptidique. cystine : liaison peptidique : 2) A partir de la molcule construite au 1) et de celle du verre donne ci-contre, expliquez ladhrence du gecko sur le verre. 3) On suppose que chaque soie cre une force d'attraction de l'ordre de 20 nanonewtons. Calculez la force dattraction exerce par les 4 pattes du lzard. Comparez son propre poids (il ne pse lui-mme pas plus de 200 300 grammes). Source :http://culturesciences.chimie.ens.fr/dossiers-chimie-societe-autresdocs-Collage_Barquins.html#d0e69 http://culturesciences.chimie.ens.fr/dossiers-structure-modelisation-article-Collage_Barquins.htmlhttp://culturesciences.chimie.ens.fr/dossiers-structure-modelisation-article-Collage_Barquins.htmlhttp://culturesciences.chimie.ens.fr/dossiers-chimie-societe-autresdocs-Collage_Barquins.html%23d0e69http://culturesciences.chimie.ens.fr/dossiers-chimie-societe-autresdocs-Collage_Barquins.html%23d0e6911 ACTIVIT 4.3 : Polymres superabsorbants (polyacrylates de sodium) Les polymres absorbants (polyacrylates de sodium) sont des polymres rticuls qui se transforment en gel ds qu'ils absorbent un liquide. Le superabsorbant retient plusieurs centaine de fois son poids en eau. Ils sont utiliss entre autres dans les couches pour bbs. La structure molculaire du polyacrylate de sodium a des groupes carboxylate accroch la chane principale. Quand il entre en contact avec de l'eau, le sodium se dtache, laissant seuls les ions carboxylates. Question : Compltez ce morceau de chane de polyacrylate pour indiquer comment les molcules deau peuvent se fixer sur ce polymre. Sources : Comment a marche : http://www.couches-bebe.org/2009/12/super-absorbants-sap.html Une exprience rigolote : http://scienceamusante.net/wiki/index.php?title=Polyacrylate_de_sodium_superabsorbant Comment sen procurer : http://forums.futura-sciences.com/chimie/360191-polyacrylate-de-sodium.html COO-COO-COO-COO-COO-http://www.couches-bebe.org/2009/12/super-absorbants-sap.htmlhttp://scienceamusante.net/wiki/index.php?title=Polyacrylate_de_sodium_superabsorbanthttp://forums.futura-sciences.com/chimie/360191-polyacrylate-de-sodium.htmlhttp://forums.futura-sciences.com/chimie/360191-polyacrylate-de-sodium.html12 POUR ALLER PLUS LOIN : ACTIVITE 5 : LIAISON HYDROGENE ET PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES Comptences travailles : App : Sapproprier linformation Act 5.1 Act 5.2 Act 5.3 Se mobiliser en cohrence avec les consignes donnes (agir selon les consignes donnes ; extraire des informations utiles dune observation, dun texte ou dune reprsentation conventionnelle). X X X Rea : Raliser Raliser un schma. X Ana : Analyser Elaborer et/ou choisir et utiliser un modle adapt X X X Com : Communiquer Rendre compte de faon crite (de manire synthtique et structure, en utilisant un vocabulaire adapt et une langue correcte) X X X Auto : Etre Autonome, Faire preuve dinitiative, Savoir-Etre Travailler efficacement seul ou en quipe (en tant autonome, en respectant les rgles de vie de classe et de scurit) X X X Soigner sa production X X X ACTIVIT 5.1 : Densit et liaisons hydrogne La densit des liquides dpend du volume des molcules elles-mmes, mais surtout des espaces intermolculaires. Or ces espaces entre molcules sont dautant plus faibles que les interactions qui lient les molcules entre elles sont fortes. Le butanol et le butane ont peu prs le mme volume molculaire mais dans le butanol les liaisons hydrogne contractent lespace intermolculaire. La densit crot. butan-2,3-diol butane butanol Question : Attribuer, en justifiant, la densit de chacun de ces liquides (0,63 ; 0,81 et 1,0). Elments de rponse : butan-2,3-diol : d = 1,0 Butane : d = 0,63 Butanol : d = 0,81 Plus il peut y avoir de liaisons hydrogne entre les molcules, plus le liquide sera dense. 13 ACTIVIT 5.2 : Solubilit de laspirine Lacide ortho-hydroxybenzoque (acide salicylique) est moins soluble dans leau que ses deux isomres mta et para. Expliquez cette observation laide des liaisons hydrognes. acide ortho-hydroxybenzoque acide mta-hydroxybenzoque acide para-hydroxybenzoque Rponse : Les molcules mta- et para- peuevent se lier entre-elles avec des liaisons hydrognes alors que les atomes dO du compos ortho ne sont pas libres car impliqus dans un pont hydrogne intra molculaire appel chlation, qui nexiste pas sur les deux autres isomres. Source : Chimie physique, par Philippe Courrire,Genevive Baziard,Jean-Luc Stigliani ACTIVIT 5.3 : Densit de leau liquide et de leau solide Leau solide est moins dense que leau liquide. Cest lune des seules espces chimiques qui prsente cette particularit. Dans la glace, toutes les molcules d'eau sont lies et forment une structure ttradrique assez lche. Questions : 1) Quelle proprit de leau explique-t-elle cet agencement de leau solide ? 2) Comment expliquer, ventuellement laide dun schma, dun point de vue microscopique que leau soit moins dense ltat liquide ? Elments de rponse : La fusion de la glace entrane un tassement des molcules. A 20C les molcules d'eau s'assemblent en moyenne par 6. Schmas : http://en.wikipedia.org/wiki/File:Hex_ice.GIF et http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Wasserstoffbr%C3%BCckenbindungen-Wasser.svg Voir une simulation de la fusion de la glace ici : http://www.youtube.com/watch?v=uphJtCEw6Lo&feature=player_embedded Source : Futura-Sciences:http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/physique/d/le-milieu-marin-proprietes-physiques_416/c3/221/p3/ OHO OHOHO OHHOOOHhttp://books.google.fr/books?id=b10XyeYVXPsC&pg=PA100&lpg=PA100&dq=ch%C3%A9lation+de+l%27acide+salicylique&source=bl&ots=CYmyZIYCk6&sig=MQwxe5HgJTHMpLN-lwZ8miSqeTc&hl=fr&ei=gRRkTeLrHoev8gPcqeDxCA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CB8Q6AEwAQ#v=onehttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Hex_ice.GIFhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Wasserstoffbr%C3%BCckenbindungen-Wasser.svghttp://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Wasserstoffbr%C3%BCckenbindungen-Wasser.svghttp://www.youtube.com/watch?v=uphJtCEw6Lo&feature=player_embeddedhttp://www.youtube.com/watch?v=uphJtCEw6Lo&feature=player_embeddedhttp://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/physique/d/le-milieu-marin-proprietes-physiques_416/c3/221/p3/http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/physique/d/le-milieu-marin-proprietes-physiques_416/c3/221/p3/

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