La naissance du tableau périodique des éléments

Thèmes Santé et Univers- Sous-thème Atomes, éléments, molécules
Chapitre 3
Chapitre 3 : Les molécules et leur représentation
L'objectif du chapitre est de connaitre les différentes façons de représenter une molécule et d'utiliser les
connaissances sur l'atome pour savoir si une molécule peut exister ou pas.
Activité 1 : Formulation d'une hypothèse
La molécule d'eau a pour formule H2O. La molécule d'ammoniac a pour formule NH3.
En utilisant les numéros atomiques de l'hydrogène (Z=1), le l'oxygène (Z=8) et de l'azote
(Z=7), écrire les structures électroniques des atomes correspondant :
élément Numéro atomique Z Structure électronique de l'atome
H
O
N
Avec vos connaissances du chapitre 2, proposer une explication au fait que la molécule H2O existe alors
que H3O ou H4O n'existent pas ! Vous pouvez aussi vous inspirer de l'exemple NH3 (NH2 et NH4
n'existent pas).
On vous demande donc ici d'élaborer un modèle qui permet d'expliquer l'existence de ces molécules !
Activité 2 : Modèle de la liaison chimique et règle de l'octet
MODELE DE LA LIAISON CHIMIQUE COVALENTE
Ne sont pas concernés par ce modèle :
• Les solides ioniques, par exemple NaCl ou MgO. Ces solides ioniques ne sont pas constitués de molécules mais d’ions.
• Les solides métalliques, par exemple, le fer, le cuivre…
Énoncé n°1 - Dans une molécule, les atomes sont liés par des liaisons chimiques (dites covalentes).
Énoncé n°2 - Une liaison chimique correspond à la mise en commun de deux électrons : un électron par chacun
des atomes. Ces deux électrons mis en commun sont localisés entre les deux atomes et on considère qu'ils
entourent tous les deux chacun des atomes ; on représente ces 2 électrons par un trait entre les symboles des 2
atomes : exemple H—Cl.
Deux atomes peuvent aussi être liés par une double liaison covalente ou une triple liaison covalente.
Chaque liaison chimique formée apporte donc un électron supplémentaire dans l'entourage de l'atome.
1) En déduire le nombre de liaisons que doit former chaque atome suivant, en utilisant les règles du duet et de l'octet.
atome
Hydrogène
Azote
Oxygène
Carbone
Chlore
Silicium
Phosphore
Soufre
Symbole
Structure
électronique
Nombre
Exemple de molécule que vous
de liaisons connaissez (mettant en jeu cet atome et
un ou plusieurs atomes d'hydrogène)
à faire
H
N
O
C
Cl
Si
P
S
2) Représenter les molécules dont les formules brutes sont les suivantes : H2O, NH3, CO2, H2CO, C2H4.
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Chapitre 3
Activité 3 : Des modèles moléculaires pour représenter les molécules
Vous avez devant vous des modèles moléculaires.
Discuter avec votre voisin afin de proposer une réponse commune aux questions suivantes :
1. Que représentent
a) les boules ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
b) les différentes couleurs ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
c) les tiges ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Discuter la validité de ce modèle en indiquant
a) ce qu'il permet de décrire des molécules réelles : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
............................................................................
............................................................................
............................................................................
............................................................................
b) Ce qu'il ne permet pas d'indiquer au sujet des molécules réelles ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
............................................................................
............................................................................
............................................................................
............................................................................
3. Pourquoi les boules du modèle moléculaire n’ont-elles pas toutes le même diamètre ?
Les atomes pouvant être représentés sont : Hydrogène (H), carbone (C), azote(N) et chlore (Cl) dont les noyaux
1
respectifs sont ( 1 H ,

12
6
14
C , 7 N , Cl
35
17
)
A l’aide du modèle sur la liaison chimique, remplir le tableau suivant :
modélise
Nombre de trous sur une boule
La tige transparente
modélise
modélise
Boule noire
Boule bleue
Boule rouge
Boule verte
 A l’aide de ces modèles moléculaires, construire la molécule de chlorure d'hydrogène ayant pour formule brute
HCl puis la molécule de méthane de formule brute CH4.
4.
5.
Représenter les formules développées de ces deux molécules (énoncé 1 du modèle "Représentation
des molécules").
Quels renseignements nous apportent les modèles moléculaires réalisés par rapport aux formules
développées ?
Activité 4 : Molécules un peu plus compliquées… isomères.
 A l’aide de ces modèles moléculaires, construire la molécule ayant pour formule brute C2H6O .
 Comparer à ce qu'ont fait vos voisins.
Question : Les deux types de molécules modélisées sont des isomères. Proposer une définition de ce terme.
Après accord du professeur compléter alors l'énoncé 2 de l'encadré "Représentation des molécules"
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Activité 5 : Groupes caractéristiques
Vous disposez de l'énoncé 3 de l'encadré "Représentation des molécules"
A- Entourer sur chacune des formules développées de l'activité 3 le groupe fonctionnel de chacune des molécules. Indiquer
chaque fois le nom de ce groupe caractéristique.
B- Toutes les molécules du tableau joint sont utilisées comme principes actifs par l’industrie pharmaceutique.
Indiquer la formule brute des molécules dans chacune des cases.
O
H3C
OH
O
C
C
O
C
HC
C
CH3
HC
CH
C
H
CH3
H3C
C
C
O
O
H3C
CH2
HC
HC
CH
C
NH
C
OH
CH2
CH
H3C
CH
CH C
CH
CH
CH3
O
OH
molécule 1
molécule 2
molécule 3
O
OH
O
C
HO
CH
C
OH
HC
CH3
C
HC
OH
C
CH
C
H
molécule 4
molécule 5
molécule 6
 A partir des informations, retrouvez le nom de chacune de ces molécules et compléter le tableau ci-dessous.
Nom
L’acétyl-leucine
acide
salicylique
acide
lactique
paracétamol
aspirine
Groupe(s)
présent(s)
Molécule n°
Informations sur six médicaments
Information 1 : L’acétyl-leucine, dont l'action sur le vertige de la souris a été
découverte en 1957, est utilisée depuis avec succès en clinique humaine comme
médicament symptomatique des états vertigineux. Cette molécule comporte un groupe
carboxyle et un groupe amide.
Information 2 : La kératose pilaire est une maladie de peau se caractérisant par une
sécheresse importante et la présence de squames (écailles de peau) très fines,
ressemblant à des écailles de poisson, ce qui donne à la peau un aspect rêche. Certains
traitements thérapeutiques préconisent l’utilisation de modificateur de la
kératinisation, tels que l’acide salicylique et l’acide lactique. Ces deux molécules
possèdent les mêmes groupes caractéristiques : un groupe carboxyle et un groupe hydroxyle,
mais la molécule d’acide salicylique est cyclique, contrairement à celle d’acide lactique.
Information 3 : Le paracétamol, l’aspirine et l’ibuprofène sont des espèces chimiques
utilisées en médecine pour leurs propriétés antalgique (ou analgésique) et antipyrétique (ou
fébrifuge). Elles constituent le principe actif de nombreux médicaments commercialisés sous
des noms variés. La molécule d’ibuprofène ne comporte qu’un groupe caractéristique : le groupe
carboxyle. Les molécules d’aspirine et de paracétamol ont chacune deux groupes caractéristiques
différents : carboxyle et ester pour l’aspirine, amide et hydroxyle pour le paracétamol.
ibuprofène
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Chapitre 3
REPRESENTATION DES MOLECULES
Énoncé n°1 - Il existe plusieurs façons de représenter une molécule.
La formule brute indique la nature et le nombre d’atomes présents dans la molécule : par exemple C3H9O
La formule développée indique, dans un plan, les atomes présents ainsi que toutes les liaisons covalentes
La formule semi-développée permet de simplifier l’écriture de la formule développée, ne fait plus figurer les
liaisons avec les atomes d'hydrogène.
Énoncé n°2 – Notion d'isomérie
Des isomères sont
Énoncé n°3 – groupe caractéristique
Un groupe caractéristique est un groupe d'atomes liés par des liaisons autres que des liaisons simples C-C et CH. Ce groupe d'atomes confère des propriétés chimiques particulières
hydroxyle
carbonyle
H
H3C-C-CH3
H-C-H
O
OH
H3C-C-H
carboxyle
H3C-C-O-H
O
ester
H3C-C-O-CH3
éther
amide
H3C-O- CH3
H3C-C-NH- CH3
O
amine
H3C-NH2
O
O
REPRESENTATION DES MOLECULES
Énoncé n°1 - Il existe plusieurs façons de représenter une molécule.
La formule brute indique la nature et le nombre d’atomes présents dans la molécule : par exemple C3H9O
La formule développée indique, dans un plan, les atomes présents ainsi que toutes les liaisons covalentes
La formule semi-développée permet de simplifier l’écriture de la formule développée, ne fait plus figurer les
liaisons avec les atomes d'hydrogène.
Énoncé n°2 – Notion d'isomérie
Des isomères sont
Énoncé n°3 – groupe caractéristique
Un groupe caractéristique est un groupe d'atomes liés par des liaisons autres que des liaisons simples C-C et CH. Ce groupe d'atomes confère des propriétés chimiques particulières
hydroxyle
H
H-C-H
OH
carbonyle
carboxyle
ester
éther
amide
amine
CH3-C-CH3
O
H3C-C-H
O
H3C-C-O-H
O
H3C-C-O-CH3
O
H3C-O- CH3 H3C-C-NH- CH3
O
H3C-NH2
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