QCM N° 09 cohésion de la matière à l'état solide

 

QCM N° 09

Cohésion de la matière

à l’état solide

Cours

 

 

 
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QCM N° 09

Cohésion de la matière à l'état solide. 

AIDE

Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s).

 

Énoncé

A

B

C

R

1

La force qui s’exerce entre deux

charges électriques distantes

de d est :

Proportionnelle

à d

Inversement

 proportionnelle

à d2

Inversement

 proportionnelle

à d

B

2

Le schéma ci-dessous peut

correspondre au cas où :

 schéma

qA et qB

sont deux charges

positives

qA et qB

sont deux

charges négatives

qA et qB

sont deux

charges

de signes

opposées

AB

3

Un cristal ionique constitué

d’ions Al3+ et d’ions O2– a

pour formule :

Al3O2

AlO

Al2O3

C

4

Dans un cristal ionique de

fluorine CaF2,

chaque ion Ca2+ :

N’est

entouré que

 d’ions Ca2+

N’est

entouré que

d’ions F2–

N’est

entouré que

d’ions F

C

5

Une liaison covalente A – B :

Est polarisée

si B est plus

 électronégatif

 que A

Est polarisée

si A est plus

 électronégatif

que B

Est

nécessairement

 polarisée

AB

6

Une molécule triatomique :

Est

 nécessairement

 polaire

Peut être

apolaire

Peut être

polaire

BC

7

Le sulfure de carbone CS2

dont le modèle est donné

ci-dessous :

sulfure de carbone

Est

polaire

Est

apolaire

A un

moment

dipolaire

non nul

B

8

Les interactions de

Van der Waals

sont des interactions :

Entre

ions

Entre

dipôles

électriques

Entre

molécules

BC

9

Le schéma d’une liaison

hydrogène

 (représentée par - - -)

peut être :

C – H - - - | N

O – H - - - | N

F – H - - -H

B

10

Dans le cyclohexane, solide

de formule C6H12, la

cohésion est assurée :

par des

 interactions de

 Van der Waals

par des

liaisons

hydrogène

Par des

liaisons

hydrogène

et des

interactions

de

Van der Waals

A

11

Dans le phénol, solide de

formule :

C6H5 OH

 La cohésion est assurée :

Uniquement

par des

liaisons

 hydrogène

Par des

liaisons

hydrogène et des

interactions de

 Van der Waals

Uniquement

par des

interactions de

Van der Waals

B

12

Lorsque l’on chauffe un corps

pur moléculaire solide :

Sa température

 augmente

 nécessairement

Sa température

 peut rester

 constante

Il fond

 nécessairement

B

13

Tout apport d’énergie

thermique à un corps pur

moléculaire solide :

Augmente

 l’agitation des

 molécules

Rompt des

 liaisons

 hydrogène

Rompt des

 interactions

 intermoléculaires

C

14

La transformation de l’état

liquide à l’état gazeux d’un

corps pur est :

Une

sublimation

Une

ébullition

Une

vaporisation

C

15

En phase condensée, entre les

différentes entités chimiques :

Il n’existe

que des

forces

 attractives

Il n’existe

que des

forces

 répulsives

Il existe

des forces

attractives

et répulsives

C

16

La température d’ébullition de

l’éthane (CH3 CH3) est

de – 89 ° C, celle du méthanol

(CH3 – OH) est de 65 ° C.

Comparées aux interactions

entre les molécules de méthanol

à l’état liquide, les interactions

entre molécules d’éthane à

l’état liquide sont :

Plus

importantes

Moins

 importantes

Identiques

B

17

Un cristal ionique d’oxyde de

magnésium MgO est composé

d’ions :

Mg2+ et O

Mg+ et O 2–

Mg2+ et O 2–

C

18

Il existe une force attractive

entre :

Deux

anions

Deux

cations

Un anion

et

un cation

C

 

 Questionnaire a été réalisé avec Questy

Pour s'auto-évaluer

Essentiel

 

  Charges électriques et forces électriques :

-  Charles Augustin Coulomb : 1785.

  Énoncé ;

Deux corps ponctuels A et B, de charges q A et q B,

séparés par une distance d, exercent l’un sur l’autre

des forces attractives ou répulsives telles que :

-   forces

-  Caractéristiques des deux forces :

-  La force vecteur force A sur B est appliquée en B et

La force vecteur force B sur A est appliquée en A.

-  Elles ont la même direction : la droite (AB).

-  Elles ont des sens opposés.

-  Elles sont attractives si les charges sont de signes opposés.

-  Elles sont répulsives si les charges sont de même signe.

-  Elles ont la même valeur :

-  Expression : expression force électrique

 

 

-  La constante k = 9,0 × 10 9  N . m 2 . C– 2

- Au niveau de la première, on écrit :

-  k = 9,0 × 10 9  S.I

-  En conséquence, la force qui s’exerce entre deux charges électriques distantes de d est inversement proportionnelle à d2.

  Caractéristiques des deux forces :

-  Les forces sont répulsives si les charges sont de même signe.

-  On considère que : qA . qB > 0

schéma

  Cristal ionique :

-  Dans l’écriture de la formule d’un solide ionique, les charges ne figurent pas.

-  Par convention, on choisit les plus petits indices qui assurent l’Électroneutralité du cristal.

-  La formule statistique indique la nature et la proportion des ions présents dans le cristal sans mentionner les charges.

-  Un cristal ionique constitué d’ions Al3+ et d’ions O2– a pour formule : Al2O3.

-  Dans un cristal ionique de fluorine CaF2, chaque ion Ca2+ n’est entouré que d’ions F.

  Polarité d’une molécule : cas des molécules diatomiques :

-  Une molécule, constituée de deux atomes A et B, est polarisée si ces deux atomes ont des électronégativités différentes.

-  Plus la différence d’électronégativité est importante :

-  Plus la liaison est polarisée

-  Et plus le moment dipolaire p (AB) est grand.

-  Une molécule diatomique constituée de deux atomes identique est apolaire.

-  Une molécule diatomique constituée de deux atomes différents est généralement polaire.

  Polarité d’une molécule : cas des molécules triatomiques :

-  Molécule d’eau : H – O – H

-  L’oxygène est plus électronégatif que l’hydrogène. Les deux liaisons covalentes O – H d’une molécule d’eau sont polarisées.

-  Il en résulte l’apparition de charges partielles 2 δ sur l’atome d’oxygène et d’une charge partielle δ + sur chaque atome d’hydrogène.

 dipôle électrique

  dipôle électrique

Dipôle électrique équivalent

-  Comme le barycentre des charges positives ne coïncide pas avec le barycentre des charges négatives, la molécule présente un caractère dipolaire.

-  On dit qu’elle est polaire.

-  Autre explication, la molécule possède un moment dipolaire.

-  Molécule de dioxyde de carbone : O = C = O

-  L’oxygène est plus électronégatif que le carbone. Les deux liaisons covalentes O = C d’une molécule de dioxyde de carbone sont polarisées.

-  Il en résulte l’apparition de charges partielles δ sur chaque atome d’oxygène et d’une charge partielle 2 δ+ sur l’atome de carbone.

dioxyde de carbone 

charges partielles 

Le barycentre des

charges positives est

confondu avec le

barycentre des

charges négatives

-  Comme le barycentre des charges positives coïncide avec le barycentre des charges négatives, la molécule ne présente pas un caractère dipolaire.

On dit qu’elle est apolaire.

-  En conséquence : Une molécule triatomique peut être polaire ou apolaire.

  Molécule de sulfure de carbone :

sulfure de carbone

-  La molécule de sulfure de carbone est apolaire pour des raisons de symétrie.

  Interactions de Van der Waals :

-  Interactions de Van der Waals : sont des interactions entre dipôles électriques permanents ou instantanés.

-  La cohésion d’un solide moléculaire est assurée par des interactions intermoléculaires,

c’est-à-dire des interactions de Van der Waals auxquelles peuvent s’ajouter des liaisons hydrogène.

-  La liaison hydrogène est représentée par : pointillé

  liaison hydrogène  liaison hydrogène  liaiosn hydrogène

liaison hydrogène 

  Liaison hydrogène :

-  Une liaison hydrogène se forme lorsqu’un atome d’hydrogène H,

qui est lié à un atome A très électronégatif, interagit avec un atome B,

également très électronégatif et porteur d’un ou plusieurs doublets non liants.

-  Les atomes A et B qui interviennent généralement sont :

l’azote N, l’oxygène O, le fluor F et le chlore Cl.

-  Les trois atomes qui participent à la liaison hydrogène sont généralement alignés.

liaison hydrogène

-  Les molécules qui possèdent le groupe – O – H forment des liaisons hydrogènes.

-  C’est le cas des alcools comme l’éthanol, de l’eau dans la glace.

-  Ces liaisons hydrogènes participent à la cohésion du cristal.

-  Dans ce cas, la cohésion du cristal est due aux liaisons hydrogène et aux interactions de Van Der Waals.

-  Représentation de la liaison hydrogène :

liaison hydrogène

  Le cyclohexane :

-  Les interactions de Van der Waals sont des interactions entre dipôles électriques.

-  À température ordinaire, c’est un liquide transparent sans couleur, à l'odeur piquante.

-  Le cyclohexane est utilisé comme solvant apolaire dans l'industrie chimique,

mais aussi comme réactif pour la production industrielle de l'acide adipique et

du caprolactame, intermédiaires utilisés dans la production du nylon.

-  En conséquence la molécule de cyclohexane est apolaire.

-  Température de fusion du cyclohexane : 6 ° C

-  À l’état solide, la cohésion du cristal moléculaire de cyclohexane est assurée par des interactions entre dipôles électriques instantanés appelées : interactions de Van des Waals.

-  Dans la molécule, les électrons n’ont pas de position définie et son en mouvement permanent autour des noyaux au sein du nuage électronique.

cyclohexane cyclohexane

cyclohexane

-  La molécule comprend des liaisons C – C et des liaisons C – H

-  (liaison non polarisée car la différence d’électronégativité en l’atome d’hydrogène et l’atome de carbone est faible χ (H) = 2,2 et χ (C) = 2,55)

-  Cas des liaisons carbone – carbone :

-  Globalement, les électrons des doublets de liaison se situent statistiquement aussi souvent près d’un noyau que d’un autre.

C’est la raison pour laquelle la molécule de cyclohexane est apolaire.

-  En revanche, à un instant donné, ces électrons peuvent être plus proches de l’un des deux noyaux.

Un dipôle électrique instantané apparaît alors au sein de la molécule entrainant la formation d’autres dipôles instantanés au sein de la molécule.

-  Il en est de même pour toutes les molécules du solide. Les dipôles instantanés ainsi crées interagissent et assurent la cohésion du cristal.

-  Ces interactions changent à tout instant, mais leurs effets sont permanents.

 Echelle des électronégativités de Pauling

échelle électronégativité Pauling

Source Wikipédia 

  Le Phénol :

-  Dans le phénol, solide de formule : C6H5 OH

-  La cohésion est assurée par des liaisons hydrogène et des interactions de Van der Waals.

 phénol

  On chauffe un solide.

-  Lorsque l’on chauffe un solide, l’énergie thermique apportée à un corps pur moléculaire peut :

-  Conduire à une élévation de la température avec rupture d’interactions intermoléculaires et accroissement de l’agitation des molécules

-  Provoquer un changement d’état avec seulement rupture d’interaction intermoléculaires, la température restant constante.

-  Lorsque l’on chauffe un corps pur moléculaire solide sa température peut rester constante.

  De l’état liquide à l’état gazeux :

-  La transformation de l’état liquide à l’état gazeux d’un corps pur est une vaporisation.

changements d'état

  Phase condensée :

-  En phase condensée, entre les différentes entités chimiques il existe des forces attractives et répulsives.

  Méthanol et éthane :

-  Éthane : La cohésion est assurée uniquement par des interactions de Van der Waals.

-  Méthanol : La cohésion est assurée par des liaisons hydrogène et des interactions de Van der Waals

  Cristal ionique :

-  Un cristal ionique est électriquement neutre.

-  Un cristal ionique d’oxyde de magnésium MgO est composé d’ions : Mg2+ et O2–

  Interaction entre les charges électriques :

-  Deux charges de mêmes signes se repoussent.

-  Deux charges de signes contraires s’attirent.

-  Il existe une force attractive entre : Un anion (–) et un cation (+).

 Questionnaire a été réalisé avec Questy

Pour s'auto-évaluer

 

 

 

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