Activité expérimentale Solvants polaires et non polaires.

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1 Première S Comprendre. Matière et interaction Ch 3 JMP Activité expérimentale Solvants polaires et non polaires. Compétences chimiques visées : Mettre en oeuvre un protocole pour extraire une espèce chimique d un solvant. Réaliser et interpréter des expériences simples d électrisation. Prévoir si un solvant est polaire. : Document 1 : L électronégativité d un élément L électronégativité est l aptitude qu a un élément à attirer les électrons d une liaison covalente dans laquelle il est engagé. Les éléments proches des gaz rares ont une électronégativité importante, car il leurs manque un e-, pour satisfaire à la règle de l octet (forte tendance à attirer l e de la liaison) Les éléments de la première colonne, quant à eux préfèrent s en débarrasser, ils seront faiblement électronégatifs. L électronégativité augmente dans le sens des flèches bleues sur le côté de la classification

2 Doc 2 : Polarité d une liaison. Une liaison covalente est polarisée, si les deux éléments partageant leurs électrons sont d une électronégativité différente, dans ce cas le nuage électronique est déformé et la probabilité de présence du doublet est plus grande du côté de l élément le plus électronégatif. Pour Signifier cet état, on lui alloue une charge partielle négative, tandis que l autre élément se vera attribuer une charge partielle identique mais positive Ex : H F ( F = 4,0 et H = 2,1), F est donc le plus électronégatif des deux (la valeur de la charge partielle n est pas trouvable à votre niveau) H H, les deux éléments sont identiques, le nuage électronique est symètrique, les charges partielles sont alors nulles Liaiso n Dipôle des liaisons Déformation du nuage électronique Charges partielles H-F H-H Doc 3 : Polarité d une molécule Une molécule est polaire si le barycentre des charges partielles positives et le barycentre des charges partielles négatives ne sont pas confondus, ou si la somme des dipôles des liaisons n est pas nulle. Doc 4 : Solubilité des espèces chimiques. En général les espèces chimiques polaires sont plus solubles dans les solvants polaires, où peuvent se créer des liaisons hydrogènes par exemple, de même les solutés apolaires sont en général plus solubles dans les solvants apolaires.

3 Travail : 1) Indiquer si les molécules suivantes sont polaires ou non, on justifiera les propos, et on indiquera les charges partielles. I 2, HCl,H 2 O, NH 3, CO 2, CH 4, 2) Proposer une expérience permettant de montrer que l eau est une molécule polarisée alors que le cyclohexane ne l est pas.(décrire votre processus expérimental, réaliser l expérience et conclure) 3) Au bureau, on a mélangé du sulfate de cuivre et du diiode dans une solution aqueuse, après avoir précisé la nature des deux solutés, proposer une expérience permettant de les séparer. Correction I 2 L électronégativité des deux éléments est la même car ces deux éléments sont identiques, la liaison covalente n est donc pas polarisée, et cette liaison étant la seule dans la molécule, la molécule n est pas polaire. H-Cl, il y a une liaison covalente entre les deux atomes. (Cl) = 3,0 et (H) = 2,1, les électrons de la liaison sont donc plus attirés par le Cl, et le doublet va se déplacer vers cet atome qui va se charger négativement + - H - Cl La liaison est polarisée et la molécule est polaire. H 2 O (o) = 3,5 et (H) = 2,1, les électrons des liaisons sont donc plus attirés par le Ol, et les doublets vont se déplacer vers cet atome qui va se charger négativement Les Barycentres des charges partielles, ne sont pas confondus donc la molécule est polaire, voir schéma suivant.

4 NH 3 (N) = 3,0 et (H) = 2,1, les électrons de la liaison sont donc plus attirés par le N, et le doublet va se déplacer vers cet atome qui va se charger négativement Le barycentre des charges est localisé sur l atome d azote N, le barycentre des charges + au niveau du point rouge, les deux ne sont pas confondus, la molécule est polaire CO2 (O) = 3,5 et (C) = 2,5, les électrons de la liaison sont donc plus attirés par l oxygène, et les doublet vont se déplacer vers cet atome qui va se charger négativement Le barycentre des charges est sur l atome de carbone, comme le barycentre des charges +, la molécule n est pas polaire CH4 (C) = 2,5 et (H) = 2,1, les électrons de la liaison sont donc plus attirés par le carbone, et les doublets vont se déplacer vers cet atome qui va se charger négativement.

5 Néanmoins cette polarité est faible car la différence d électronégativité entre les deux éléments est faible. Barycentre confondus pour les deux types de charges, il se trouve sur le carbone (Schéma fait avec un logiciel de PheT, charge portée par C (4 -) et par H ( +) Voir aussi les bons profs en vidéo : molécules polaires 2) Proposer une expérience permettant de montrer que l eau est une molécule polarisée alors que le cyclohexane ne l est pas.(décrire votre processus expérimental, réaliser l expérience et conclure) On approche un bâton de PVC chargé négativement d un filet d eau, ou un bâton de verre chargé positivement, comme l eau est polaire elle doit subir une influence de la part d un corps chargé. Elle s orientera suivant le type de conducteur, les oxygènes chargés seront attirés dans le cas d un bâton positif, les hydrogènes chargés positivement dans le cas du pvc (-) Voir ci-dessous Dans le cas du cyclohexane, la déviation est plus faible voire nulle.

6 3) Au bureau, on a mélangé du sulfate de cuivre et du diiode dans une solution aqueuse, après avoir précisé la nature des deux solutés, proposer une expérience permettant de les séparer. Le sulfate de cuivre étant un composé ionique, il est plus soluble dans un solvant polaire comme le dit le doc 4, tandis que le diiode doit être plus soluble dans un solvant apolaire comme le cyclohexane. On utilise une ampoule à décanter on verse dans celui-ci la solution aqueuse de mélange, on ajoute 25 ml de cyclohexane, on agite et on observe. Voir photos. Avant le mélange Après ajout de cyclohexane et décantation La phase aqueuse du dessous content le sulfate de cuivre, la phase organique supérieure contient le diiode. On expliquera en cours le phénomène de dissolution d un cristal ionique dans un solvant polaire

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