REPRESENTATION DE L`AIR.

REPRESENTATION DE L'AIR.
1. LES ATOMES.
En utilisant une encyclopédie et le logiciel de modélisation moléculéculaire on peut dresser un
tableau pour les atomes utilisés dans ce T.P. :
Atome Hydrogène Carbone Oxygène Azote Chlore Soufre
Symbole H C O N Cl S
Représentation
Rayon 21.10-12 m 96.0-12m 65.10-12 m 98.10-12 m 99.10-12 m 5,89.10-26 kg
Masse 1,67.10-27 kg 1,99.10-26 kg 2,66.10-26 kg 2,33.10-26 kg 127.10-12 m 5,32.10-26 kg
Les atomes sont très petits (quelques dizaines de picomètres ; 1pm = 10-12 m), identiques et in-
discernables. Ce sont les éléments qui servent à constituer les molécules.
2. LES MOLECULES
En simplifiant, les corps purs moléculaires comportent quantité d'édifices formés à partir
d'atomes liés entre eux. Ils seront représentés par un des ces édifices : la molécule.
2.1. Gaz hydrogène
Lorsqu'on place le premier atome d'hydrogène, le logiciel monte qu'il possède qu'un seul élec-
tron. Or les édifices atomiques sont stables lorsque ces électrons sont appariés. Lorsqu'on cli-
que une deuxième fois au voisinage de l'atome d'hydrogène déjà placé, on voit que les deux
électrons s'effacent devant un trait qui représente la liaison qui unit désormais ces deux ato-
mes.
Définitions
Deux atomes liés par la mise en commun d'un électron sont liés par une liai-
son covalente.
Les molécules de gaz hydrogène sont des édifices formées par deux atomes
d'hydrogène, suivant les règles édictées par l'IUPAC, on l'appellera dihydro-
gène
2.2. Gaz oxygène
Deux éléments oxygène figurent dans la barre de construction. Avec le premier on ne peut
former de molécule, car les deux atomes en bout de chaîne ne trouvent pas de partenaire. On
essaye le deuxième modèle. Deux atomes suffisent pour former une molécule.
Les molécules de gaz oxygène sont formées de deux atomes liées par une double
liaison covalente car chacun des atomes apporte deux électrons.
Nom I.U.P.A.C. : Dioxygène
La mise en commun de quatre électrons nécessite un recouvrement plus grand
des sphères atomiques, la double liaison est plus courte que la simple liaison.

2.3. Gaz azote
Deux éléments azote figurent dans la barre de construction.Avec le premier on ne peut former
de molécule, car les deux atomes en bout de chaîne ne trouvent pas de partenaire et la struc-
ture s'emmêle rapidement. Or les sphères atomiques ne se recouvrent que pour former une
liaison... On essaye le deuxième modèle. Deux atomes suffisent pour former une molécule.
Le gaz azote est formé de molécules liées par une triple liaison covalente.
Nom I.U.P.A.C. : Diazote
La mise en commun de six électrons nécessite un recouvrement plus grand des
sphères atomiques, la triple liaison est plus courte que la double liaison.
De ce fait il n'existe pas de quadruple liaison.
2.4. Gaz chlore
Bien que l'atome de chlore soit un gros atome, il ne possède qu'un électron de valence.
La justification vous sera donnée en seconde.
Règle
L'atome de chlore est représenté par son symbole chimique Cl, de façon analogue,
la molécule sera représentée par une formule brute qui fait l'inventaire des atomes
qui forment une molécule avec en indice le nombre d'atome : Cl2
Nom I.U.P.A.C. : Dichlore
2.5. Gaz chlorhydrique
Lorsqu'on ouvre la bouteille d'acide chlorhydrique concentré, il apparaît un brouillard dû à la
dissolution du gaz chlorhydrique dans la vapeur d'eau atmosphérique qui condense en solution
d'acide chlorhydrique.
On construit la molécule en utilisant les atomes déjà étudiés : on forme rapidement une molé-
cule dont la formule brute est H1Cl1
Règle
Mais lorsqu'on écrit le symbole de l'hydrogène ou du chlore c'est qu'un
atome au moins figure dans la molécule. S'il n'y a en qu'un, on ne mettra pas
d'indice 1
Nom I.U.P.A.C. : chlorure d'hydrogène
Formule brute : HCl
Définitions
Les molécules de dihydrogène, dioxygène, diazote, ..., ne sont formées que d'un seul
élément, ce sont des corps simples
Les molécules de chlorure d'hydrogène, ..., sont formées d'au moins deux éléments,
ce sont des corps composés.
2.6. Eau
Lavoisier a montré que la molécule d'eau était formé d'atomes d'hydrogène et d'atomes d'oxy-
gène. (Leçon 1)
Le modèle d'atome d'oxygène déjà utilisé conduit à une impasse géométrique .En utilisant
l'autre modèle on obtient sans peine la molécule d'eau H2O

La molécule est ici représentée par une formule développée. associée à un
modèle dit éclaté dans lequel les liaisons volontairement étirées permettent
de mette en évidence les particularités géométriques
Le modèle éclaté permet de mettre en évidence l'angle de 120° que font les
deux liaisons.
Nom I.U.P.A.C. : hémioxyde d'hydrogène (inusité)
Nom usuel : Eau
Formule brute H2O
2.7. Gaz naturel
Les quatre électrons de valence de l'atome de carbone offre une grande variété de combinai-
sons.
La molécule de gaz naturel est un hydrocarbure ne comportant que de simples liaisons. Repré-
senter sa structure tétraédrique devient difficile dès qu'il y a plusieurs carbones. Les formules
développées ou semi développées planes ne rendent pas compte de la géométrie
Nom usuel : Gaz naturel
Nom I.U.P.A.C. : méthane
Formule brute : CH4O
2.8. Gaz carbonique.
Les quatre électrons de valence de l'atome de carbone peuvent donner deux doubles lisons.
Un seul modèle d'atome d'oxygène convient ...
Le nom IUPAC reflète la structure de la molécule : 2 atomes d'oxygène pour un atome de car-
bone : dioxyde de carbone
Nom usuel : Gaz carbonique
Nom I.U.P.A.C. : Dioxyde de carbone
Formule brute : CO2
2.9. Oxyde de carbone
Les voiture mal réglées empoisonnent l'atmosphère par des dégagements d'oxyde de carbone.
Lors de la formation des molécules, l’atome de carbone n'utilise pas tous ses électrons de va-
lence pour former la molécules. Il sera très réactif, ce qui en fait un poison.
Le nom IUPAC permet de différencier les deux oxydes de carbone :monoxyde de carbone
Nom usuel : Oxyde de carbone
Nom I.U.P.A.C. : Monoxyde de carbone
Formule brute : CO
H H
\ O /

2.10. Gaz sulfureux
Encore un polluant provenant de la combustion des carburants. !
L'atome de soufre est un atome complexe qui peut exister sous plusieurs configurations. La
plus courante se trouve dans la barre des atomes du logiciel.
Nom usuel : Gaz sulfureux
Nom I.U.P.A.C. : Dioxyde de soufre
Formule brute : SO2
2.11. Conclusion.
Les corps chimiques sont constitués de molécules identiques, indiscernables, de petites
dimensions.
Les molécules sont constituées d'atomes identiques, indiscernables, de très petites dimen-
sions.
4. LA POLLUTION DE L'AIR.
En simplifiant, l'air pur peut être considéré comme un mélange de 20% de dioxygène pour 80
% de diazote.
Bien que réglementés les rejets atmosphériques de certaines usines libèrent des oxyde d'azo-
tes, du dioxyde de soufre ...
La circulation automobile est responsable des émissions de monoxyde et de dioxyde de car-
bone
Par beau temps, l'absence de vent provoque l'accumulation de polluants qui réagissent entre
eux et libèrent d'autres gaz nocifs comme l'ozone.
L'accumulation de polluants même dans de faibles proportions, provoque la formation de
brouillard photo-chimique (smog) qui nécessite l'application de mesures spécifiques.
l'air pur l'air pollué par la circulation l'air pollué par l'activité in-
dustrielle
Il ne faut pas oublier les poussières et particules en suspension (particule de carbone des voitu-
res diesel mal réglées ...) etc...
Il n'y a pas de rejets négligeables, tous les rejets ont un effet cumulatifs qui dégrade l'environ-
nement.
© Villafruela Daniel
mise à jour le 14-05-2001