Programme au lycée : p6, 19-20,140-141,157,218-219,Lien du PDF

Notions à voirPermalink

• Polarité d’une liaison : Δξ>0.4 polaire, de 1.7 à 2 ionique. Notion de barycentre des charges (au programme “géométrie de la molécule”, ils voient VSEPR en 1ere), *Bordas, 1ere spécialité, p67-71)
• Application à la miscibilité de deux solvants, la solubilité d’un solide dans un solvant. (1ere) En plus : propriétés du savon. Idée manip dans un tube à essai : partage diiode avec eau/cyclo. Prendre de l’eau de diiode orangée, et la mélanger avec du cyclo pour montrer que le diiode passe en phase orga. Sinon, faire comme la manip dans solvants et récupérer la phase aqueuse que l’on extrait encore.

Manip 2 : page 88 Bordas 1ere spécialité. Effet du savon sur la miscibilité eau/huile

• Liaison hydrogène (1eres STL,STSS, générale)
• Liaison peptidique en STSS

IntroPermalink

La notion de liaison est centrale pour expliquer la cohésion de la matière, mais aussi les différentes interactions entre espèces. Par exemple, si j’approche une baguette chargée près d’un filet d’eau, il va se dévier, Le faire, avec une baguette en verre frottée avec une peau de chat. Cela montre que l’eau interagit avec un objet chargé, alors qu’a priori la matière est neutre. Donc aujourd’hui, on va expliquer comment les espèces interagissent entre elles, et donner quelques propriétés de ces interactions, que l’on pourra exploiter pour de la chimie expérimentale.

I Liaison covalentePermalink

1) Stabilisation d’un système chimique

Pourquoi des liaisons existent-elles? En fait, c’est qu’elles sont favorables, donc qu’elles stabilisent le système. On va donc dire qu’une liaison est une interaction à distance entre deux atomes, ions, ou molécules, qui permet la formation d’un agrégat ou d’une substance chimique, qui diminue l’énergie de l’ensemble.

Donc pour caractériser une liaison, on va notemment parler de son énergie : def énergie de liaison.

Une première façon d’interagir est la mise en commun d’électrons : liaison covalente.

2) Mise en commun d’électrons

Retenir que ça diminue l’énergie. Mais ça, vous l’avez déjà vu, c’est la règle de l’octet et du duet. En fait, les atomes seuls ne peuvent pas toujours respecter ces règles (dans leur état fondamental), donc forment des liaisons pour les respecter. Exemple H2, Cl2 (faire la construction à partir du schémas de Lewis et compter).

La liaison peut être simple, ou multiple. Qu’est ce que ça change? Energie, et longueur, analogie ressort? Propriétés :

• 100kJ/mol, 100pm Ici, molécules homoatomiques. Mais si les atomes sont différents, que se passe-t-il? On va avoir des différences d’électronégativités…

3) Nature de la liaison

Liaison polaire/apolaire, tableau périodique interactif. Liaison apolaire, polaire, ionique selon Δξ. Ionique : modèle limite de la liaison covalente.

Donc avec ça, si on a des liaisons différentes, on aura des molécules avec des organisations internes différentes, et ça va se sentir au niveau de leur interaction avec leur environnement. C’est la cas du filet d’eau !

II Liaisons et interactions entre différentes espècesPermalink

Revenons au filet d’eau, que se passe-t-il en fait?

1) Molécule polaire

Molécule polaire def, exemple de H2O, dipole électrostatique donc interagit avec une baguette chargée. Tout vient des liaisons dans la molécules, qui régissent la façon dont la molécule interagit avec l’extérieur, et c’est bow ! Interagit avec son environnement, mais aussi d’autres molécule, c’est la miscibilité par exemple

2) Miscibilité

Pourquoi eau et huile non miscibles? Eau polaire, huile apolaire ! Exemple cyclo/eau avec séparation entre les deux, et eau/éthanol. Donc (non) miscibles, car on (ne) peut (pas) remplacer une interaction eau-eau par une interaction huile-eau, trop différentes… Donc molécule polaire et apolaire grand rôle, et si une molécule est les deux à la fois?

3) Cas du savon

Voir livre Bordas

Tout est une question de remplacer des interactions par d’autres, pour stabiliser, on va toujours vers là où c’est le plus stable. On peut exploiter ces propriétés, et vous l’avez déjà fait en fait :

4) Extraction liquide-liquide

Exemple du diiode eau/cyclo en manip tube à essai. Pourquoi? Diiode apolaire, comme cyclohexane en fait ! donc il va préférer y aller !

Ce qu’il faut retenir, c’est que plus des molécules se ressemblent, plus elles auront des propriétés semblables et plus elles seront miscibles car elles auront des interactions semblables. On a utilisé la polarité comme élément de comparaison. On a mis un peu sous le tapis les interactions qui avaient lieu entre molécules polaires ou apolaires. En général, c’est un peu compliqué, mais il y a un cas particulier pour les molécules polaires qui est explicable…

III Liaisons faiblesPermalink

Avant toute chose, résumons un peu : en I, on a vu la liaison entre atomes ou ions pour former des molécules, donc des interactions très énergétiques, de l’ordre de 100kJ/mol. En II, on a dit que selon les liaisons dans la molécule, cette molécule va interagir différemment avec son environnement, et on a appliqué cela en chimie expérimentale. Dans ce III, on va expliciter les interactions avec l’environnement, en particulier les interactions intermoléculaires, qui sont beaucoup moins énergétiques, de l’ordre de la dizaine de kJ/mol.

Un exemple illustratif : acides maléique et fumarique. Pourquoi températures différentes alors que même formule brute?

1) Liaisons hydrogène

Def, exemple, cas de l’acide maléïque/fumarique. Mais lorsque les molécules ne font pas de liaisons hydrogène, comme le cyclo, que fait-on? Manip : petits papiers

2) Interactions de Van der Waals

Polaire/polaire, Polaire/apolaire, apolaire/apolaire.

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