cours quatrième

chapitre 1 LES MOLECULES : UN MODELE POUR COMPRENDRE
I CORPS PURS ET MOLECULES
 Au cours du temps, les scientifiques se sont toujours demandé de quoi était constituée la matière ( l'eau,
l'air, le bois, etc. ).
Pour expliquer certains phénomènes, ils ont fini par penser que toute substance devait être constituée
d'un très grand nombre de particules extrêmement petites, qu'ils ont appelées molécules, et qui ne sont
pas les mêmes d'une substance à une autre.
On sait aujourd'hui que c'est vrai car on a pu observer des molécules avec des microscopes de haute
technologie.
 important :
Certaines substances ne contiennent qu'une seule sorte de molécule, ce sont des "corps purs".
Les autres sont des "mélanges".
 silhouette agrandie de quelques molécules
 attention : les molécules sont très petites
La molécule d’eau, par exemple, mesure environ 0,3 nanomètre soit 0,3 milliardième de mètre !
Sa masse, elle, est de 30 millionièmes de milliardième de milliardième de gramme...
 Et voici à quoi ressemblent…
de l'eau pure :
du dioxyde de carbone pur :
un mélange d'eau et de dioxyde de
carbone :
II CAS DE L'AIR
 L'air est constitué de 78% de diazote
21% de dioxygène ( nécessaire à la respiration )
1% d'autres gaz ( dont le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau ).
 Pour les exercices, . on arrondira à 80% de diazote et 20% de dioxygène .
et comme 80% = 4 x 20% : . il y a 4 fois plus de diazote que de dioxygène dans l'air ..
 L'air n'est pas un corps pur, c'est un mélange de molécules de diazote
et de molécules de dioxygène (principalement).
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la molécule d'eau
la molécule de dioxyde de carbone
la molécule d'éthanol
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III EXPLICATION DE QUELQUES PHENOMENES
1) ETATS ET CHANGEMENTS D'ETATS
 Qu’est-ce qui différencie l’eau liquide de la glace ou de la vapeur ?
 les molécules qui les constituent sont les mêmes, mais leur comportement est différent.
Dans un solide, les molécules sont en contact et ne bougent pas, elles sont liées entre elles.
Dans un liquide, les molécules sont en contact et glissent les unes contre les autres.
Dans un gaz, les molécules sont très éloignées les unes des autres et se déplacent constamment dans
toutes les directions.
cas de la glace :
cas de l'eau liquide :
important : les molécules devraient se
toucher, ce qui n'a pas été fait,
par souci de clarté.
cas de la vapeur d'eau ( gaz ) :
Rq : dans un solide, les molécules sont disposées de manière "ordonnée", ce qui n'est pas le cas des liquides.
 Que se passe-t-il quand un glaçon fond ?
 ses molécules se "décrochent" pour glisser comme dans un liquide.
La masse d'eau liquide obtenue est-elle la même ?
 oui, le nombre de molécules dans le glaçon et le liquide est le même, donc la masse totale ( = la
masse de toutes les molécules ) ne change pas.
 Lorsqu'une substance change d'état, ses molécules changent simplement de comportement en
adoptant celui du nouvel état, et sa masse ne change pas.
2) DISSOLUTION
 Pourquoi ne voit on plus le sucre que l'on dissout dans l'eau ?
 en mélangeant, l'eau sépare et disperse les molécules de sucre,
qui individuellement sont invisibles à l'œil nu.
Attention, le sucre n'avait pas disparu, la preuve : l'eau a un goût sucré…
En supposant qu'une molécule de sucre ait la forme suivante :
la figure de droite montre la dissolution du sucre par l'eau.
Rq : les molécules devraient se toucher, ce qui n'a pas été fait, par souci de clarté.
 vocabulaire : -- solvant = liquide dans lequel on dissout quelque chose
-- soluté = substance que l'on dissout
-- solution = liquide obtenu ( solvant + soluté )
-- dissolution = séparation + dispersion des molécules du soluté par celles du solvant.
 Lors d'une dissolution, la masse totale ne change pas puisque le nombre total de molécules
( d'eau et de sucre ici ) ne change pas.
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sucr e en m orceau ( solide )

EXERCICES CHAPITRE 1 cours de M. Fillodeau
TP chapitre 2 COMBUSTION DU CARBONE
Répondre et prendre la correction sur une feuille à part .
I EXPERIENCE
P
PA AR RT TI IE E 1 1 : place un morceau de fusain ( substance noire constituée de carbone )
dans la flamme d’un briquet pendant 20 secondes puis observe-le à l’air libre : il y a une petite braise.
 fais un dessin ( du fusain avec son support et la braise ).
P
PA AR RT TI IE E 2 2 : recommence l’expérience ( briquet + petite braise ) puis mets rapidement le fusain dans un flacon rempli de dioxygène.
Rq : tu retourneras le flacon de dioxygène au dernier moment et le support du fusain servira de couvercle.
 note tes observations et fais un dessin ( du fusain avec son support, la braise et le flacon )
P
PA AR RT TI IE E 3 3 : une fois la braise "éteinte", retire le support du fusain ( pose-le dans l'évier ) puis, rapidement, verse de l’eau de chaux
dans le flacon que tu boucheras ( avec son couvercle ) et secoueras aussitôt. ( attention, le flacon risque d'être chaud ).
 note tes observations et conclus.
II QUESTIONS
Lors de la partie 2 , une bonne partie du fusain se consume : le carbone qui le constitue « disparaît », que devient-il ?
Pour comprendre ce qui s’est passé, réponds aux questions suivantes :
a) Sachant que l’air contient 21 % de dioxygène, que peut-on déduire des observations faites aux parties 1 et 2 de l’expérience ?
b) Pourquoi l’expérience de la partie 2 « s’arrête-t-elle » progressivement ?
c) La partie 3 montre qu’une transformation a eu lieu lors de la partie 2 de l’expérience : laquelle ?
EXERCICE 1
En supposant que la molécule
de plastique ait la forme suivante :
1) Dans trois récipients ( béchers ) différents,
représenter le plastique sous forme solide,
liquide et gazeuse. Justifier.
2) Donner deux raisons au moins pour
lesquelles ces schémas ne montrent pas ce
qu’il y a réellement dans les récipients
( on dit que ce sont des "représentations",
ou modélisations, ou simulations ).
EXERCICE 2
On enferme des molécules de dioxygène et des molécules de diazote dans 4 boîtes.
Les molécules de dioxygène sont représentées par des ronds rouges.
Les molécules de diazote sont représentées par des triangles bleus.
1) Les boîtes contiennent-elles des solides, des liquides ou des gaz ? Justifier.
2) Quelle boîte contient du dioxygène pur ? Du diazote pur ?
3) L’une des boîtes contient de l’air : laquelle et pourquoi ?
4
12 3
EXERCICE 3
Ce schéma représente des gaz contenus
dans deux récipients séparés par un carton.
1) Que représentent les ronds, les triangles
et les rectangles ?
2) a) Un des récipients contient un corps pur :
lequel et pourquoi ?
b) Que peut-on alors dire de l'autre récipient ?
3) a) On enlève le carton : que se passe-t-il
et pourquoi ?
b) Refais le schéma après
quelques minutes sans le carton.
Combien dois-tu dessiner de molécules ? Pourquoi ?
carton
récipient 2
récipient 1
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EXERCICE 4 :
Kim représente les molécules d’eau par des ronds bleus
et les molécules d’un colorant solide par des triangles rouges.
1) Quels phénomènes représente Kim par les schémas suivants :
2) La masse des deux récipients et de leur contenu change-t-elle
au cours du temps ? Si oui : comment ? Justifier.
3) Dans le récipient 2 : quel est le solvant et quel est le soluté ?
Explique ce qu’il se passe entre ces molécules.
récipient 1 récipient 2

chapitre 2 LA COMBUSTION : UNE REACTION CHIMIQUE cours de M. Fillodeau
I COMBUSTION DU CARBONE
 voir TP
II DEFINITIONS
1) REACTION CHIMIQUE
 …………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
 Les réactifs d'une réaction chimique sont les substances qui disparaissent lors de cette réaction.
Les produits sont celles qui se forment.
 . Une réaction s'arrête quand l'un des réactifs a totalement disparu ..
2) COMBUSTION
 …………………………………………..………………………………………...…………………….
Rq : si la combustion s'accompagne de flammes, on dit que la substance brûle.
 Dans le TP, les réactifs sont …………………………………………………
il n'y a qu'un produit : ………………………………………….
On peut représenter cette réaction de la manière suivante ( c'est le . " bilan " . de la réaction ) :
carbone + dioxygène  dioxyde de carbone
……………… …………….
symbolise la transformation / réaction
et se lit "donne"
 Dans le TP, la réaction s'est arrêtée parce qu'il n'y avait plus d'un des réactifs : le dioxygène.
III COMBUSTION DU BUTANE ( GAZ D'UN BRIQUET )
 On place un récipient en verre au-dessus de la flamme d'un briquet.
Sur les parois se forment : -- ………………………………………………………………….
-- ……………………………………………………………………..
 Lors de cette réaction, les réactifs ………………………………….…………….. réagissent et
se transforment en produits : …………………………………………………………..
Le bilan est donc : ………………………………………………………………………….
IV DANGER : LES COMBUSTIONS INCOMPLETES
Lorsqu'il n'y a pas assez ( ou plus assez ) de dioxygène ( pièce fermée, mal aérée ), la combustion
continue mais il se forme aussi du monoxyde de carbone qui est un gaz très toxique et qui en plus est
invisible et inodore ( ce type de combustion est dite "incomplète" ).
Chaque année, on dénombre plusieurs morts en France, à cause principalement de chaudières à gaz mal aérées.
Rq : les fumées qui se dégagent lors de certaines combustions ne sont pas des gaz,
elles sont constituées d'une multitude de micro-particules solides en suspension.
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EXERCICES CHAPITRE 2 cours de M. Fillodeau
TP chapitre 3 UTILISATION DES MODELES MOLECULAIRES
I Quelques constructions
1) A l'aide des modèles moléculaires, construire une molécule de dihydrogène, une molécule de dioxygène, une molécule d'eau, et
une molécule de dioxyde de carbone.
2) -- Construire une molécule de monoxyde de carbone ( constituée d'un atome de carbone et d'un atome d'oxygène ).
-- Construire une molécule de méthane ( de formule CH4 , constituée d'un atome de carbone et de quatre atomes d'hydrogène ).
II Conservation des atomes
 La formule du carbone est C
( le carbone est constitué d'une multitude d'atomes disposés les uns à côté des autres, et non pas de molécules ;
sa formule est simplement celle d'un atome de carbone )
 Avec les modèles moléculaires, on représente le carbone par :
les molécules de dioxygène par :
et les molécules de monoxyde de carbone par :
 Considérons la réaction dont le bilan est : carbone + dioxygène  monoxyde de carbone
 Le but est de répondre à la question suivante :
combien d'atomes de carbone et de molécules de dioxygène faut-il au minimum pour former des molécules
de monoxyde de carbone, sachant que tous les atomes doivent être réutilisés ( et qu'on ne doit former que
des molécules de monoxyde de carbone ) ?
1) Montrer que c'est impossible si on ne prend qu'un atome de carbone et qu'une molécule de dioxygène
faire un dessin et expliquer
2) Que faut-il alors faire ? faire un dessin et expliquer
3) En déduire l'équation-bilan de la réaction.
III Autres exemples
1) Vérifier à l'aide des modèles moléculaires que cette équation-bilan est juste : CH4 + 2 O2  CO2 + 2 H2O
2) Combien de molécules d'éthane C2H6 et de molécules de dioxygène O2 faut-il au minimum pour former uniquement
des atomes de carbone C et de l'eau H2O ? Chercher avec les modèles moléculaires puis écrire l'équation-bilan.
EXERCICE 2
1) Le méthane est un gaz qui brûle dans le dioxygène :
il se forme alors du dioxyde de carbone et de l'eau.
a) Quels sont les réactifs et les produits de cette réaction ?
b) Cette réaction est-elle une combustion ? Expliquer.
c) Ecrire le bilan de cette réaction.
d) Comment fait-on pour montrer que du dioxyde
de carbone se forme ?
2) On considère la réaction dont le bilan est :
calcaire  chaux + dioxyde de carbone
a) Quels sont les réactifs et les produits de cette réaction ?
b) Cette réaction est-elle une combustion ?
EXERCICE 3
Les dimensions d'une chambre sont, en mètres : 4 x 3 x 2,5
( surface au sol : 4m x 3m et 2,5m de hauteur )
1) a) Quel est le volume d'air contenu dans cette pièce ?
b) Calculer les volumes de dioxygène et de diazote.
2) Un radiateur à gaz consomme 0,8m3 de dioxygène à l'heure :
au bout de combien de temps tout le dioxygène de la chambre
sera-t-il consommé ?
3) Pourquoi ne faut-il pas laisser fonctionner un tel appareil dans
une chambre hermétiquement fermée ( sans parler du fait qu'à
un moment il n'y aura plus de dioxygène ) ?
Quelles précautions doit-on prendre pour l'utiliser ?
EXERCICE 1
1) On fait brûler du butane : est-ce une réaction chimique ? Expliquer.
2) On dissout du sucre dans de l'eau : est-ce une réaction chimique ? Expliquer.
3) Quand du verglas se forme sur la route, est-ce une réaction chimique ? Expliquer.
4) a) On fait brûler une bougie dans un récipient fermé : que se passe-t-il et pourquoi ?
b) Pourquoi la réaction s'arrêtera-t-elle si la bougie brûle dans une maison ?
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