Colles semaine 13, sujet A Langevin–Wallon, PTSI 2015-2016
Atomes, molécules, et régime sinusoïdal forcé
Question de cours
Définir sur un exemple de votre choix le moment dipolaire d’une molécule. Expliquer son origine physique.
Exercice 1 : Équivalence entre dipôles [♦]
A
B
L
CC
1 - Déterminer l’impédance complexe du dipôle AB représenté ci-contre.
2 - Peut-il être équivalent à une résistance ? une bobine ? un condensateur ? un fil ? un
interrupteur ouvert? Préciser le cas échéant la pulsation ou le domaine de pulsation où
c’est le cas.
Solution de l’exercice 1 :
1Détermination des impédances équivalentes :
Impédance de l’association LC série : (1 −LCω2)/jCω ;
Admittance de l’association avec C :
Y=jCω +jCω
1−LCω2=jCω 2−LCω2
1−LCω2d’où Z=1
jCω
1−LCω2
2−LCω2
2Équivalence de dipôle :
résistance : jamais car toujours imaginaire pur ;
bobine : possible si partie imaginaire positive, donc si 1/√LC ≤ω≤p2/LC ;
condensateur : possible si partie imaginaire négatives donc pour toutes les pulsations hors de l’intervalle ci-dessus ;
interrupteur ouvert : possible si dénominateur nul donc ω= 1/√LC ;
fil : possible si numérateur nul donc ω=p2/LC.
Exercice 2 : Propriétés oxydantes des dihalogènes [♦]
On souhaite comparer le pouvoir oxydant de différentes molécules de dihalogènes X2, où X est Cl, Br ou I. Pour
cela, on fait réagir des solutions de dihalogène avec des solutions d’halogénure de potassium (K++X–). Les observa-
tions expérimentales sont récapitulées dans le tableau à double entrée ci-dessous, qui indique si une transformation
chimique est observée.
Br2Cl2I2
Br–non OUI non
Cl–non non non
I–OUI OUI non
1 - Où se trouvent les éléments de la famille des halogènes dans la classification ?
2 - Donner la configuration électronique du chlore. En déduire l’ion monoatomique le plus stable qu’il peut former
et le couple redox impliquant le dihalogène et l’ion halogénure monoatomique. Mêmes questions pour le brome et
l’iode.
3 - Écrire l’équation de réaction associée à la tranformation observée lorsqu’un OUI est indiqué dans le tableau.
4 - Comparer le pouvoir oxydant des dihalogènes et proposer une explication simple à cette évolution.
Les dihalogènes sont faiblement solubles dans l’eau, mais fortement solubles dans le cyclohexane. Les solutions
de dihalogène ont les couleurs données dans le tableau ci-dessous, alors que les solutions aqueuses d’halogénures de
potassium sont incolores.
Solvant Br2Cl2I2
Eau incolore jaune jaune
Cyclohexane brun jaune pâle rose
1/11 Étienne Thibierge, 21 janvier 2016, www.etienne-thibierge.fr