09 activites de cours CH1S

Chap.09CHIMIE1°S JLandrevie 16/01/2014
Chap09Cohésiondelamatièreàl’étatsolide 1 / 4 Hachette1°S Ó2011p.151à168
ThèmeComprendre,Loisetmodèles
IV) COHESIONDESSOLIDES MOLECULAIRES
1° Lessolidesmoléculair es
Un solidemoléculair eestconstituédeions /moléculesrégulièrementdisposéesdansl’espace.
Exemples:LaglaceH2O,lesaccharoseC12H22O11,l’ambreC40H64Osontdessolidesmoléculaires.
Remarque: La glace, solide moléculaire, fond, à pression ordinaire, à ………..°C, alors que le
chloruredesodium,solideionique / moléculaire,fondà801°C.Cecipeutêtregénéraliséetmontreque
lacohésiondessolidesmoléculairesestplus / moinsfortequecelledessolidesioniques.
Aquoiestduelacohésiondessolidesmoléculaires ?
La cohésiondessolides moléculaires est assurée parles inter actions deVan der Waalsauxquelles
peuvents’ajouterdesliaisonshydrogène.
2° Lesinter actionsdeVander Waals
Les inter actions de Van der Waals proviennent d’interactions électrostatiques entre les nuages
électroniques des atomes constituants les molécules. Ces forces sont d’autant plus intenses que les
liaisonscovalentesdesmoléculessontpolaires etque les moléculesquiinteragissentsontprocheset
volumineuses.
Ces interactions assurent la cohésion des solides moléculaires mais sont plus / moinsfaibles que les
interactionsélectrostatiquesquiexistententrelesionsdessolidesioniques.
3° Lesliaisonshydrogène
Une liaison hydrogène peut s’établir entre un atome A d’une molécule et un atome d’hydrogène
d’uneautre moléculeliéparuneliaisoncovalenteàunatomeB,lesatomesAetBpouvantêtredes
atomesdefluor,d’oxygène,d’azoteoudechlore.
Cetteliaisonsenoteenpointilléetlestroisatomesconcernés,A,HetBsontalignés.
Exemple : Représenterlaliaisonhydrogèneentredeuxmoléculesd’eau
La liaison hydrogène résulte de l’interaction électrostatique entre l’atome d’hydrogène qui porte un
excèsdechargepositiveetledoubletnonliantd’unatomed’oxygène.
Remarques:
 Laliaisonhydrogèneentredeuxmoléculesd’eauexistedanslaglaceetdansl’eauliquide.
 L’interaction assurée par une liaison hydrogène est plus intense que les interactions de Van
derWaalsmaisbeaucoupmoinsintensequ’uneliaisoncovalente.
Liaisonhydrogène
Liaisondecovalence
Doubletnonliant
F,O,NouCl
F,O,NouCl

Chap.09CHIMIE1°S JLandrevie 16/01/2014
Chap09Cohésiondelamatièreàl’étatsolide 2 / 4 Hachette1°S Ó2011p.151à168
ThèmeComprendre,Loisetmodèles
V) EFFETSPHYSIQUESDES TRANSFERTS THERMIQUES
1° Etatsphysiquesetchangementsd’état
Caractéristiquesmicroscopiquesdesprincipauxétatsdelamatière :
Etatphysique Arrangementdesparticules
Solide / liquide / gaz
Compact,ordonné
Solide / liquide / gazCompact,désordonné
Solide / liquide / gazDispersé,nonordonné
Lesdifférentschangementsd’étatsphysiques:
Liquéfaction/solidification/condensation/vaporisation / fusion / sublimationnécessitentunapportd’énergie.
Liquéfaction/solidification/condensation/vaporisation / fusion / sublimationnécessitentuneperte d’énergie.
Apressionconstante,leschangementsd’étatdescorpspurssefontàtempérature …………………….
Alatempératuredetransition,les……………..étatspeuventcoexister.
2° Effetsd’untr ansfertther miqueetinter pr étationmicr oscopique
Expérience : Onfaitchaufferdel’eaudistilléedansunbécher,suruneplaquechauffanteenrelevantla
températureàintervallesdetempsréguliers(toutesles30sparexemple).
Quelleestl’alluredelacourbereprésentantlatempératureenfonctiondutemps?

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Chap09Cohésiondelamatièreàl’étatsolide 3 / 4 Hachette1°S Ó2011p.151à168
ThèmeComprendre,Loisetmodèles
Interprétationmicroscopiquede cequisepasseaucoursduchauffage.
 Lorsque la température s’élève, l’agitation des molécules d’eau augmente / diminue. Il y a
transfertthermique dela plaque chauffante à l’eau / l’eau à la plaque chauffante.
 Lorsquelatempératureatteint100°C,letransfertthermiqueprovoquel’…………………..de
l’eau. L’eau passe de l’état ………….. (molécules se touchent et se déplacent les unes par
rapportauxautres)àl’état……………(moléculessontespacées,agitées).
Généralisation :
Untransfertthermiquepeutprovoquer:
 uneélévationdetempérature
 unchangementd’étatphysique
Latempér atur ed’un échantillonestunegr andeur macr oscopiquequiaugmentequandl’agitation
ther miquedesparticulesaugmente / diminue.
Lorsd’unchangementd’état,l’énergiegagnéeouperdueparlecorpscorrespondàunemodification
de l’intensité des inter actions entre les particules. Plus les interactions sont fortes, plus les
tempér atur esdechangementd’étatsontfaibles / élevées.
3° Evaluation destr ansfer tsther miques
L’évaluation des transferts thermiques se fait par des mesur es calor imétr iques (voir TPchap. 09),
dansdescalorimètres,récipientsisolésquiempêchentleséchangesd’énergieaveclemilieuextérieur.
a) Transfertthermiqueavecchangementd'étatphysiqued'uncorpspur
Un changement de l'état physique d'un corps pur  est réalisé sous pression constante et à une
température ……………………..
L’énergiedechangementd’étatestl’énergiequ’ilfautapporterouretirerpartransfertthermiqueà
uncorpsayantatteintsatempératuredechangementd’étatpoureffectuercechangementd’état.
L'expérience montre que l'énergie ther mique (ou quantité de chaleur) Q échangée avec
l'environnementparuncorpspurdemassemquisubitunchangementd'étatest:
Q=m ´L
Unités: Qesten ……………… (…),
mesten ………………. (…),
L est lachaleur latente massique de changement d' état(ou énergie massique de
changementd’état)ets'exprimeen ………………...
Remarques:
QetLsontpositifs / négatifspourune fusion,unevaporisation,unesublimation
QetLsontpositifs / négatifspourune solidification,uneliquéfaction,une condensation.
Lfusion =L…………………
Lvaporisation =L…………………
Lsublimation =L…………………

Chap.09CHIMIE1°S JLandrevie 16/01/2014
Chap09Cohésiondelamatièreàl’étatsolide 4 / 4 Hachette1°S Ó2011p.151à168
ThèmeComprendre,Loisetmodèles
b) Transfertthermiquesanschangementd'étatphysiquedelasubstance
L'expérience montre que l'énergie ther mique (ou quantité de chaleur) Q échangée avec
l'environnement par une masse m de substancedont la température varie de q initial à q final peut
s'écrire:
Q=m ´ c ´ ( qfinal  qinitial)
Unités: Qesten ……………(…),
mesten ……………(…),
q esten …………(…)ouen ………………(…),
c est la capacité ther mique massique(ou chaleur massique) de la substance et
s'exprimeen ……………... ou…………………
Qestpositifsilamasse ms'échauffe / se refroidit;Qestnégatifsilamassems'échauffe / se refroidit.
(conformémentauxconventions……………………….)
Remarque: Le produit m.c s'exprime en ……………. ou ………….. On l'appellecapacité
ther miquedelatotalitéducorpsétudié.
c) Mesured’uneénergiedechangementd’état
La mesure d’une énergie de changement d’état est fondée sur le principe de la conservation de
l’énergie(voirTP).
Dans un calor imètr e, des échanges thermiques ont lieu entre les corps en présence provoquant
variationdela…………….et/ouchangementd’……………physique.
SoientAetBdeuxcorpsmisenprésencedansuncalorimètre.
SupposonsquelecalorimètrereçoitunequantitédechaleurQcalorimètre (Qcalorimètrepositif / négatif)etque
A reçoit une quantité de chaleur QA (QA positif / négatif). La température de A et du calorimètre
augmenteet/ouA changed’étatphysique. AlorsBperd / gagneunequantitédechaleurQB (QB positif
/ négatif)tellequelasommedesquantitésdechaleur échangéesdanslecalor imètr eest…………..
QA +QB +Qcalorimètre=0
ToutelaquantitédechaleurperdueparBestreçueparAetlecalorimètrepuisqu’iln’yapasdeperte
dechaleur.
Remarque:Enraisonnantenvaleursabsolues,l’énergiereçueparAetlecalorimètre(>0)estégaleà
l’énergieperdueparlecorpsBenvaleurabsolue.
QA +Qcalorimètre= B Q
d) Application
Quellequantitéd’énergiethermiqueQfautilpourfairepassermeau =1,00kgd’eauliquidede0°Cà
100°C?
Aveccettequantitéd’énergiethermiqueQ,quelleestlamassedeglace,priseà0°C,quel’onpourrait
fairefondre ?
Données :
Lachaleurlatentemassiquedefusiondelaglaceest:
Lfusion=335000J.kg 1 à q=0°Cetsousp=1,013.10
5 Pa(ilfaut…………..kJpourfairefondre1
kgdeglaceà0°Csous1,013.10
5Pa).
Lacapacitéthermiquemassiquedel'eauvaut:
ceau =4,18kJ ´ kg1 ´K–1 (ilfaut………..kJpouréleverde1°C(ou1K)latempératurede1kg
d’eau).
_____________________________________
Préparerlesexercicesn°11,19,21(sansreprésenterlesmomentsdipolaires),(24AP),16(liaisons
hydrogène),(26AP),6,18p164à168phchap.09.