Comprendre TP Cohésion des solides ioniques et moléculaires Cohésion de la matière Objectifs : Etudier des solides ioniques et moléculaires. Comprendre ce qu’est la polarité des solvants et mettre en évidence des liaisons intermoléculaires. I- Cohésion des solides ioniques et moléculaires: 1- Constitution d'un solide ionique Compléter le schéma ci-dessous afin de représenter la maile cristalline du chlorure de sodium : http://fr.wikipedia.org/wiki/Chlorure_de_sodium Compléter les phrases suivantes Un solide ou cristal ionique est constitué d'…………………. et de ……………………, régulièrement disposées dans l'espace. Un solide ionique est …………………………………………… neutre. Chaque ion s'entoure d'ions de signes opposés. Quel type d’interaction se produit-il entre les cations et les anions ? 2- La polarité des molécules Certains atomes attirent davantage la liaison covalente à eux que d'autres ; on dit qu'ils sont plus électronégatifs. http://www.elementschimiques.fr/?fr/proprietes/chimiques/electronegativite-pauling Comment évolue l’électronégativité des éléments dans la classification périodique ? Compléter la phrase suivante : Plus l'atome est situé à haut et à droite de la classification périodique, plus il est………………………………….. La liaison covalente qui lie deux atomes n'est pas toujours équilibrée. Exemples : https://phet.colorado.edu/fr/simulation/molecule-polarity Choisir 2 atomes Dans vue : Cocher charges partielles et type de liaison Dans Surface : Cocher potentiel électrostatique Champ électrique : arrêt Dipôle moléculaire : Cocher Comment est la liaison lorsque les 2 atomes ont la même électronégativité ? Comment est la liaison lorsque l’un des 2 atomes a une faible électronégativité et l’autre élevée ? Que voit-on apparaître de façon symbolique sur les symboles des atomes ? Dessiner cette situation. Une molécule polaire est une molécule à l’intérieur de laquelle les charges ne sont pas réparties de manière homogène. En cochant la case dipôle moléculaire dans la simulation, on peut savoir si la molécule est polaire ou non. Si on observe une flèche jaune au sein de la molécule celle-ci sera polaire. Au contraire s’il ne figure pas de flèche jaune, elle sera apolaire. Exemple : Etudier la polarité de ces molécules : H2 ; O2 ; HF ;CO2 ; H2O ; NH3 ; CH4 et CO2 Que peut-on dire quant à la polarité des molécules constituées de 2 atomes identiques ? Que peut-on dire quant à la polarité des molécules qui ont un centre de symétrie ? Exemple la molécule d’eau et sa géométrie: http://www.ac-creteil.fr/biotechnologies/doc_biochemistry-water.htm Thème : Observer sous-thème : cohésion de la matière TP Cohésion des solides ioniques et moléculaires 1 3- Cohésion d'un solide moléculaire La cohésion des solides moléculaires est assurée par deux types d'interactions intermoléculaires: –les interactions de van der Waals Une liaison de van der Waals est une interaction électrique de faible intensité entre atomes, ou molécules, a courte ou longue distance. –les liaisons hydrogène Exemple de la molécule d’eau : http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/matters/H-bonding.swf En anglais : http://tatullisab.free.fr/laboratoire/3_Premieres%20S/2_Comprendre/4_liaisons%20chimiques/animation/polarity_ of_water.swf http://highered.mcgraw-hill.com/sites/dl/free/0073048763/232423/cic_interface5.swf :Choisir « the hydrogen bond » De façon plus générale une liaison hydrogène s’établit lorsqu’un atome d’hydrogène lié à un atome A très électronégatif (F, O, N, Cl, …), interagit avec un atome B (F, O, N, Cl, …) également très électronégatif et porteur d’un doublet non liant. Des liaisons hydrogène peuvent aussi s'établir entre atomes appartenant à la même molécule : Exemple liaison hydrogène dans l’aspirine : http://uel.unisciel.fr/chimie/strucmic/strucmic_ch09/co/apprendre_ch09_2_04.html Reproduire ce schéma : Application : Représenter les liaisons hydrogène entre molécules de fluorure d’hydrogène (HF). Représenter les liaisons hydrogène entre molécules d’ammoniac (NH3). Représenter les liaisons hydrogènes entre molécules d’eau et d’ammoniac. 4- Variation de température et changements physiques a- Effet de la température sur un corps http://lab.concord.org/embeddable.html#interactives/sam/intermolecular-attractions/6-hydrogen-bonds-a-specialtype-of-attraction.json Quelle est le comportement des molécules d’eau lorsque la température augmente ? http://www.footprints-science.co.uk/index.php?module=2&type=States%20of%20matter&section=Section1&info=5 ou http://dmentrard.free.fr/GEOGEBRA/Sciences/Chimie/Chimie/changement.html Décrire la courbe de changement d’état ? A quoi correspondent les différents paliers observés sur le diagramme ? Application : http://www.harcourtschool.com/activity/hotplate/index.html Compléter le texte suivant : La température d'un corps est lié à l'agitation des…………………………..ou des atomes qui le constituent. Lorsqu'on chauffe un solide, l'énergie thermique apportée ………………………….. l'agitation des molécules et élève la……………………………………………. Quand l'agitation est suffisante, certaines interactions de van der Waals cessent : c'est la fusion. Au cours de la fusion, toute l'énergie thermique sert à rompre les …………………………… : la température reste ainsi …………………………………………….. Une fois le solide entièrement liquide, l'agitation thermique croît à nouveau et la température augmente jusqu'à la ……………………………………………. Thème : Observer sous-thème : cohésion de la matière TP Cohésion des solides ioniques et moléculaires 2 b- Echange thermique lors d’un changement d’état • Notion d’échange de chaleur entre 2 corps. Exemples : http://www.chimiqc.com/Calorimetrie1.swf Réaliser quelques expériences de votre choix. De quels paramètres dépend la température de l’eau à la fin de la manipulation ? • Cas de l’eau :http://uel.unisciel.fr/chimie/chimther/chimther_ch03/co/simuler_ch3_01.html II- Dissolutions des composés ioniques ou moléculaires: 1- Définitions •Une solution est obtenue par …………………………….d'un soluté (solide ou liquide) dans un solvant : sel dans de l'eau, acide sulfurique dans de l'eau. •Un solvant constitué de molécules polaires est un solvant polaire. Un solvant constitué de molécules apolaires est un solvant apolaire. •Les solvants dont les molécules ne comportent que des atomes de carbone et d'hydrogène sont apolaires : le cyclohexane C6H12. Ecrire la formule semi-développée du cyclohexane. 2-Dissolution d'un solide ionique dans de l'eau : Mécanisme Lorsque le solide NaCl est mis en solution dans de l'eau, il se dissout et on obtient une solution contenant les ions ………………et ……………….. Ecrire l’équation de dissolution du chlorure de sodium ? Les phénomènes de dissolution se déroulent en 3 étapes, nommer les ? http://ghostyd.free.fr/ressources1ereS/C10%20Dissolution%20ionique%20ou%20moleculaire/10player_Dissolution_chlorure.swf http://www.ostralo.net/3_animations/swf/dissolution.swf : exemple du chlorure de sodium et du chlorure de baryum En anglais : http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/thermochem/solutionSalt.swf Avec orientation des charges partielles : http://www.physagreg.fr/animations.php 3- Propriétés de dissolution a- Influence du solvant •Les composés polaires sont généralement solubles dans les solvants polaires. •Les composés apolaires sont généralement solubles dans les solvants apolaires. Comparaison NaCl et le méthanol :http://tatullisab.free.fr/chimie2/animations/solution/dissolution_of_cmpds.swf Comparaison NaCl et saccharose : http://phet.colorado.edu/fr/simulation/sugar-and-salt-solutions Quelle est la différence entre la dissolution de NaCl dans l’eau avec celle du méthanol ? Quelle est la différence entre la dissolution de NaCl dans l’eau avec celle du saccharose? Applications : Chromatographie sur colonne http://www.afd.be/~fdp_chimie/video.php?them=chimie-organique&chap=polarite-solubilite-acides-et-bases Extraction liquide-liquide http://www.cea.fr/var/cea/storage/static/fr/jeunes/animation/aLaLoupe/extraction/liquide2.swf Quel est le rôle du solvant extracteur ? Quelle doit être sa propriété ? Thème : Observer sous-thème : cohésion de la matière TP Cohésion des solides ioniques et moléculaires 3 Les détergents (tensioactifs) http://tatullisab.free.fr/laboratoire/3_Premieres%20S/2_Comprendre/1_Lois%20et%20modeles/3_Animation/tensi os-actifs.swf Qu’est-ce qu’un tensioactif ? de quoi est-il constitué ? b- Dissolution et effet thermique Exemples : http://www.afd-ld.org/~fdp_chimie/animation.php?id=38&anim=applications-des-reactions-dedissolution-endothermique-et-exothermique Que peut-on dire des dissolutions sur les variations de température ? On dit certaines sont exothermiques, endothermiques et athermiques. Attribuer ces termes aux réactions précédentes. Exemples :http://www.chimiqc.com/Calorimetrie2.swf ou http://www.media.pearson.com.au/schools/cw/au_sch_derry_ibcsl_1/int/enthalpySolution/1205.html http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/thermochem/heat_soln.html Formules Nom du soluté Ti (°C) Tf(°C) Type de dissolution c- Solution ionique et courant électrique http://phet.colorado.edu/fr/simulation/sugar-and-salt-solutions ou http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/electroChem/conductivity.html Quelle propriété physique met en évidence cette simulation ? 4- Calcul de concentration Dissolution de NaCl et BaCl2 :http://physiquepovo.com/FANIMATIONS/dissolutionetapes.swf Exercice : http://uel.unisciel.fr/chimie/solutaque/solutaque_ch01/co/sexercer_ch01_01_01.html Comment peut-on trouver rapidement la concentration en ions d’une solution de concentration en soluté dissout connue obtenue par dissolution d’un composé solde ionique dans l’eau ? sites à voir : http://prezi.com/qa4mgc9srsme/electronegativite-liaisons-inter-et-intramoleculaires/ Les différents types de liaisons (cas de la molécule d’eau) http://www.footprints-science.co.uk/index.php?module=2&type=States%20of%20matter&section=Section1&info=7 Etat de la matière (diagramme) http://old.iupac.org/didac/Didac%20Fr/Didac04/Content/CB02.htm : Les liaisons chimiques Applications changements d’état http://www.micromega-hatier.com/enligne1S/c15_qcm.swf Thème : Observer sous-thème : cohésion de la matière TP Cohésion des solides ioniques et moléculaires 4