Cours : Structure de la matière

Rappels de seconde

icone attention

Mélange homogène et hétérogène

Différence en solubilité et miscibilité

Distinguer une molécule et un ion

Réaliser un tableau d'avancement

Le cours en vidéo
Cohésion des solides

© Rom1 Chauvière

Dissolution des solides

© Rom1 Chauvière

QCM de fin de cours
qcm interactif

© HATIER

Cohésion des solide

Dans les solides les entités chimiques sont liées entre elles par des interactions plus ou moins fortes qui dépendent de leur nature.

Solides ioniques

Structure régulière d'ions positifs (cations) et négatifs (anions).

La cohésion du solide est due aux interactions électrostatiques.

cristal de NaCl

Solides moléculaires

Molécules liées par des interactions de type Van der Waals (entre les nuages électroniques des molécules) et/ou des liaisons hydrogène (entre un atome H et un atome très électronégatif).

liaisons hydrogène entre molécules d'eau

Dissolution d'un solide ionique

Description moléculaire

Dissociation

Les molécules d’eau s’approchent du solide et fragilisent les interactions électrostatiques entre les cations et les anions

Etape 1 de la dissolution : la dissociation

Solvatation

Les molécules d’eau entourent les ions, formant alors des sphères de solvatation rendant ces derniers moins "visibles" électrostatiquement.

Etape 2 de la dissolution : la solvatation

Dispersion

Les ions solvatés s’éloignent du solide et se dispersent parmi les molécules d’eau. On peut dire que les ions sont en phase aqueuse

Etape 3 de la dissolution : la dispersion

Equation de dissolution

L'équation de dissolution doit traduire le fait que le solide se dissocie en ions en phase aqueuse.

NaCl_{(S)}  \xrightarrow{H_2O} Na^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)}

Le solide ionique est neutre, et les ions peuvent porter plusieurs charges. Il faut donc être vigilent sur la conservation de la matière et des charges

icone attention

FeCl_{2 (S)}  \xrightarrow{H_2O} Fe^{2+}_{(aq)} + 2 Cl^-_{(aq)}


Dans ce cas si on dissout 1 mol de chlorure de fer dans 1L d'eau, la concentration en ions fer II sera de 1 mol/L mais celle en ions chlorure sera de 2 mol/L !

Solubilité

Les solides sont solubles dans des solvants de même nature, et les liquides sont miscibles s'ils ont la même nature.


Exemple :

  • Dans chaque éprouvette ci-contre se trouvent de bas en haut trois solvants : CCl(apolaire), H2O (polaire) et C6H12 (apolaire). On voit que les solvant polaire et apolaire ne se mélangent pas.
  • Éprouvette de gauche des cristaux de diiode I2(S) (apolaire) ont traversé les trois solvants : ils ne se sont dissous que dans les solvants apolaires.
  • Éprouvette de droite des cristaux de sulfate de cuivre Cu(SO4)(S) (solide ionique) ont traversé les trois solvants : ils ne se sont dissous que dans l'eau, solvant polaire.
exemple de solubilité et miscibilité

Extraction liquide-liquide

Un solide sera très souvent plus soluble dans un solvant que dans un autre. On peut utiliser cette propriété pour extraire un soluté d'un solvant.


Exemple :

L'arôme sont des molécules globalement apolaires. Pour en extraire certains qui ne supportent pas la distillation, on utilise l'enfleurage. Cela consiste à placer les fleurs (comme le jasmin par exemple) sur de la graisse (solvant apolaire). Les molécules aromatiques vont alors migrer du milieu aqueux (pétale) vers le milieu apolaire (graisse). On utilise aujourd'hui des techniques similaires avec des solvants plus volatils.

enfleurage du jasmin

Propriété lavante des savons

Les molécules lavantes sont constituées de deux parties polaires et apolaires : on parle de molécules amphiphiles.

  • Tête polaire (ou hydrophile) : c'est généralement une fonction carboxylate
  • Queue apolaire (ou lipophile) : c'est généralement une longue chaîne carbonée
molécule de savon

Pour enlever une tâche de gras, la queue apolaire du savon va se lier à la tâche (apolaire aussi) et les têtes polaires vont pouvoir être "emportées" par l'eau de lavage.

principe du fonctionnement du savon sur du gras

Exigibles du programme

  • Expliquer la cohésion au sein de composés solides ioniques et moléculaires par l’analyse des interactions entre entités.
  • Expliquer la capacité de l’eau à dissocier une espèce ionique et à solvater les ions.
  • Modéliser, au niveau macroscopique, la dissolution d’un composé ionique dans l’eau par une équation de réaction, en utilisant les notations (s) et (aq).
  • Calculer la concentration des ions dans la solution obtenue.
  • Expliquer ou prévoir la solubilité d’une espèce chimique dans un solvant par l’analyse des interactions entre les entités.
  • Comparer la solubilité d’une espèce solide dans différents solvants (purs ou en mélange).
  • Interpréter un protocole d’extraction liquide-liquide à partir des valeurs de solubilités de l’espèce chimique dans les deux solvants.
  • Choisir un solvant et mettre en œuvre un protocole d’extraction liquide-liquide d’un soluté moléculaire.
{"email":"Email address invalid","url":"Website address invalid","required":"Required field missing"}
Pen
>