Les interactions dans la matière. Chapitre 9 du manuel

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1 Les interactions dans la matière Chapitre 9 du manuel

2 Dans le manuel 6 p , 14, 15 p , 22, 23, 24 p 191

3 I Structure de la molécule d'eau Diagramme de LEWIS de la molécule d'eau Forme de la molécule d'eau : une molécule dipolaire électrique. «Les deux doublets non liants sont les moustaches de mickey» Manipulation du modèle tétraèdrique Propriétés liées à cette forme : un solvant polaire, une épée électrique : un dipôle électrique Manipulation : déviation électrostatique d'un filet d'eau

4 La molécule d eau, rouge zone négative, bleu zone positive.

5 Liaisons polarisées Une liaison polarisée est déséquilibrée électriquement : le doublet est mal partagé. L'atome le plus électronégatif attire à lui le doublet Electronégatif =avide d électrons. On note la liaison déséquilibrées par une fleche qui indique le mouvement des électrons.

6 IV Molécules dipôlaires Une molécule dipôlaire est déséquilibrée électriquement : c est lié à la polarisation de liaisons. Exemple de molécules dipôlaires : Chlorure d hydrogène HCl, eau Remarque : une molécule symétrique ne peut être polarisée : CO2.

7 Electronégativité On appelle électronégativité la capacité d un élément chimique a attirer à lui des électrons. Les métaux, qui laissent volontiers partir des électrons ne sont donc pas du tout électro négatifs, (électropositif, ou réducteurs); On regarde la classification.

8 Retour sur l interaction électrique L interaction électrique règne de manière absolue au niveau microscopique, (cellules, organites) 10-6 m L interaction électrique règne aussi au niveau submicroscopique (atome, ion, molécule) : m Entre ces deux mondes, y a quoi? Quelle est l interaction responsable de la cohésion de la matière?

9 Expression, formule La formule dite de Coulomb a été copiée par ressemblance sur la formule de l interaction gravitationnelle La constante k= r F = k.. q q D Le numérateur est le produit des deux charges en interaction en coulomb C. La direction est la droite qui passe par les charges. Le sens dépend du signe des charges.

10 Entre un ion et son électron Le dernier électron d un atome se trouve à R=10-10 m du noyau, il se trouve dans la situation de l électron de l atome H avec le proton central Calcul de la force Charge : q= 1, C M1M2=10-10 m. La force n est pas comparable à grand chose

11 Cohésion intra et inter moléculaire Dans les molécules, les forces électriques entre protons et électrons assurent la cohésion intramoléculaire. Mais pourquoi un glaçon est-il dur? Pourquoi un cristal de sucre est-il à la fois solide et fragile? Pourquoi y a-t-il des corps mou, d autre durs.

12 L état solide Le solide est l état physique dans lequel les constituants (atomes ou molécules) ne changent pas de voisins, et sont serrés. On dit de l état solide qu il est condensé et ordonné.

13 Modèle de cristal 2D

14 Liaison ionique, cristal ionique Si les constituants sont des ions, des forces électriques les unissent. Le cristal est donc une alternance 3D d ions + et -. La densité dépend de la taille des ions et de leur distance, des vides, et de la masse des ions. Certains cristaux sont transparents, beaucoup sont jolis, pourquoi?

15 Le chlorure de sodium, sel éponyme

16 Le calcaire, maillon essentiel du cycle du carbone, géologie. Un cristal ionique L ion carbonate, encore un dépassement de LEWIS! On essaie. CO 2 ; Ca 2+ 3

17 Images de cristaux

18 Les cristaux vus par René Just Hauÿ fondateur de la cristallographie. M. HAUY explique ainsi la fascination qu exercent les cristaux: ils reproduisent des formes pures, géométriques. Les cristaux sont donc un pont entre le monde sub microscopique : atomes, électrons, doublets, forces électriques, photons, et notre monde : neutralité, lumière ondulatoire, gravitation.

19 Images

20 Cristaux moléculaires Dans les cristaux moléculaires, on ne peut invoquer la force ionique, les molécules sont neutres. Alors il reste les forces entre molécules.

21 Les liaisons intermoléculaires Entre des neutres

22 La liaison hydrogène Elle concerne l eau, donc super important en bio, médecine. Les doublets non liants de l oxygène de l eau sont attirés par les hydrogènes d une autre molécule d eau. Cela forme un réseau souple, mais avec des effets de peau, des gouttes rondes, des bulles rondes. On représente les liaisons par des pointillés, moins forts qu une vraie liaison, moins solide, moins d énergie en jeu. Cette liaison est quand même dure à casser ce qui explique la dépense énergétique pour vaporiser, faire bouillir de l eau.

23 Pictures of the hydrogen bonds

24 A few words about the bonds Consider two water molecules coming close together. The δ + hydrogen is so strongly attracted to the lone pair that it is almost as if you were beginning to form a co-ordinate (dative covalent) bond. It doesn't go that far, but the attraction is significantly stronger than an ordinary dipole-dipole interaction. Hydrogen bonds have about a tenth of the strength of an average covalent bond, and are being constantly broken and reformed in liquid water. If you liken the covalent bond between the oxygen and hydrogen to a stable marriage, the hydrogen bond has "just good friends" status. On the same scale, van der Waals attractions represent mere passing acquaintances!

25 Verres et solides amorphes Les verres sont des liquides durs, solides sans avoir changé d état, en douceur. Ils n ont donc pas de forme propre, de reflets de la lumière, d axes privilégiés, de la pâte. Amorphes signifie sans forme, ce qui est pareil.

26 L interaction de Van der Waals C est une interaction de style électrique, mais entre des molécules (neutres). Comment peut-il y avoir interaction entre des molécules neutres??????? C est une histoire de polarisation, de charges locales. Une interaction moins forte que celle entre deux charges. On peut parler d interaction induite. r R F F R O =. 7

27 La polarisation Vocabulaire : polarisation d un débat contradictoire : les pours d un côté, les contres de l autre. Polarisation d un solide conducteur, exemple de la sphère d aluminium sous l effet d un champ électrique. Enfin d une molécule.

28 La polarisation Polarisation d une liaison.

29 L eau solvant L eau aime les ions. L eau enrobe les ions de son côté + ou - suivant leur polarité. Dessin, et livre page

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