corrigée

Chapitre 2 -­‐ Exercices Exercice 1 Un polymère, le Téflon®.présente l’enchaînement suivant : ……-­‐CF2-­‐CF2-­‐CF2-­‐CF2-­‐CF2-­‐CF2-­‐CF2-­‐CF2-­‐….. Identifier le motif et le monomère du Téflon® . Ce polymère est saturé, il est issu de la polymérisation par addition d’un alcène Le motif du téflon (Polytétrafluoroéthylène) est Le monomère est L’équation chimique de la synthèse du téflon est Exercice 4 Un polymère P a une masse molaire moléculaire moyenne de M= 51,8 kg.mol-­‐1. Son indice de polymérisation est n=1,85.103 En déduire la masse molaire moléculaire de son monomère. 𝑀!"#$%è!"
𝑛=
𝑀!"#$%
𝑀!"#$%è!"
𝑀!"#$% =
𝑛
51,8
𝑀!"#$% =
1,85. 10!
𝑀!"#$% = 0,0280 𝑘𝑔. 𝑚𝑜𝑙 !!
𝑀!"#$% = 280 𝑔. 𝑚𝑜𝑙 !!
le monomère correspondant a donc une masse molaire proche de 𝑀!"#"!è!" = 280 𝑔. 𝑚𝑜𝑙 !! ceci suppose que la reaction qui a permis la formation de ce polymère est une poly-­‐
addition.  n Exercice 5 Un polymère P a une masse molaire moléculaire moyenne de M= -­‐63 000 g.mol-­‐1. Exercice 2 Son monomère a une masse Un monomère a pour formule brute C2H2Cl2. moléculaire MA= 42 g.mol-­‐1. a. Écrire les 3 formules développées possibles pour M. En déduire son indice de polymérisation n. 𝑀!"#$%è!"
𝑛=
𝑀!"#$%
63000
𝑛=
42
la masse molaire du monomère ne diffère pas de
la masse du monomère dans le cas d’une
a)
b)
c)
polyadditon
remarques : Exercice 6 les molécules b) et c) ne sont pas identiques, en raison de la La formule topologique d’un polymère est : rigidité de la double liaison C=C qui n’autorise pas de libre rotation il y a donc bien trois isomères b) et c) sont appelés stéréo-­‐isomères car ces deux molécules ne En déduire son motif, puis son monomère. sont pas superposables en raison de leur géométrie b. En déduire les motifs des polymères correspondant à ces formules. Avec la molécule a) 1,1 dichloroéthène le polymère correspondant est ce polymère résulte de la polyaddition du monomère suivant CH 3
H 3C
CH 2
Les deux molécules b) et c) donnent le même polymère saturé. Exercice 3 Entourer le groupe fonctionnel et identifier la famille chimique de chacune des molécules suivantes : a) CH3—CH2—CH2—OH -­‐ groupe hydroxyle -­‐ famille des alcools d)
-­‐ groupe hydroxyle -­‐ famille des alcools
e) b) CH3—CH2—CH2—NH2 -­‐ groupe amine (ou amino) -­‐ famille des amines -­‐ groupe amine (ou amino) -­‐ famille des amines
c) CH3—COOH -­‐ groupe carboxyle -­‐ famille des acides carboxyliques
g) f)
HO
-­‐ groupe carboxyle -­‐ famille des acides carboxyliques -­‐ groupe ester (carboxylate) -­‐ famille des esters h) -­‐ groupe amide -­‐ famille des amides i)
-­‐ groupe ester (carboxylate) -­‐ famille des esters Exercice 7 : Polyamides et polyesters Parmi les polymères suivants, reconnaître les polyamides des polyesters. a) b) Groupe (carboxylate) des esters il s’agit donc d’un polyester Groupe (carboxylate) des esters il s’agit donc d’un polyester c) e) d) Groupe (carboxylate) des esters il s’agit donc d’un polyester polytéréphtalate de butylène ou polybutylène téréphtalate PBT f) Groupe des amides
Il s’agit donc d’un polyamide
Groupe des amides
Il s’agit donc d’un polyamide
g)
h)
Groupe (carboxylate) des esters il s’agit donc d’un polyester
Groupe des amides
Il s’agit donc d’un polyamide
Groupe des amides
Il s’agit donc d’un polyamide
Chapitre 2 -­‐ Exercices (suite) Exercice 8 : Les familles chimiques
Entourer le groupe fonctionnel et identifier la famille chimique de chacune des molécules suivantes : a) famille des alcools f) familles des esters b) c) CH3 CH2 NH2 famille des acides Famille des carboxyle amines g) famille acide carboxylique e) d)
familles des esters h) i) famille des amides Famille des esters famille des amides h) famille des amides i) j) famille des amides famille des esters k) l) m famille des amines famille des amides famille des alcools Exercice 9 : Degré (ou indice) de polymérisation 1 -­‐ La masse molaire d'une molécule de polystyrène a été trouvée égale à 155 000 g.mol – 1. Quel est, arrondi à la centaine la plus proche, le degré de polymérisation du styrène ? 𝑛=
𝑀!"#$%è!"
𝑀!"#$%
iLe motif du polystyrene permet de determiner la masse molaire du motif
soit
𝑀!"#$% = 7×𝑀! + 8×𝑀!
𝑀!"#$% = 7×12,0 + 8×1,0
soit à la centaine la plus proche
𝑀!"#$% = 92,0 𝑔. 𝑚𝑜𝑙 !!
155000
𝑛=
= 1684 𝑚𝑜𝑡𝑖𝑓𝑠
92,0
𝑛 = 1700 𝑚𝑜𝑡𝑖𝑓𝑠
2 -­‐ Quelle est la masse molaire d'un polychlorure de vinyle dont le degré de polymérisation est égal à 12000 ? 𝑛=
𝑀!"#$%è!"
𝑀!"#$%
𝑀!"#$%è!" = 𝑛×𝑀!"#$%
La masse molaire du motif se détermine à partir de la formule développée du polymère 𝑀!"#$% = 2×𝑀! + 3×𝑀! + 1×𝑀!"
𝑀!"#$% = 2×12,0 + 3×1,0 + 1×35,5
𝑀!"#$% = 62,5 𝑔. 𝑚𝑜𝑙 !! 𝑀!"#$%è!" = 𝑛×𝑀!"#$%
𝑛 = 12000 motifs
𝑀!"#$%è!" = 75000𝑔. 𝑚𝑜𝑙 !! 3 -­‐ Le degré de polymérisation moyen d'un polyéthylène est de 50 000. Dans le polymère, la distance entre deux atomes de carbone voisins est de d = 0,15 nm (1 nm =10 – 9 m) Quelle serait la longueur moyenne des chaînes de polyéthylène si tous les atomes de carbone étaient alignés? Le motif qui se répète dans le polyéthylène renferme deux atomes de carbone et 4 atomes d’hydrogène La longueur D de la molécule obtenu en alignant tous les atomes est donnés par 𝐷 = 𝑛 − 1 ×𝑑 𝐷 = (50000 − 1)×0,15 𝐷 = 50000 − 1 ×0,15 𝐷 = 7,5. 10! 𝑛𝑚 la longueur de cette molecule serait d’environ: 𝐷 = 7,5 µμ𝑚