TP Cohésion et propriétés de la matière élève

Thème : Observer sous-thème : cohésion de la matière TP Cohésion des solides ioniques et moléculaires
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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 : H
2
; O
2
; HF ;CO
2
; H
2
O ; NH
3
; CH
4
et CO
2
 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

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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 (NH
3
).
 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-special-
type-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
…………………………………………….

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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 C
6
H
12
.
 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/10-
player_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 ?

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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-de-
dissolution-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
Formule
s
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 BaCl
2
: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