Thème 3 : Vêtement et revêtement Chapitre 7 : Des atomes aux matériaux
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- Louise Cormier
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1 Thème 3 : Vêtement et revêtement hapitre 7 : Des atomes aux matériaux G. GREDAT ours de 1STL 11 décembre 2016 G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
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3 G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
4 De l atome à la molécule Électrons de valences d un atome Plan du cours 1 De l atome à la molécule Électrons de valences d un atome La liaison covalente Les formules de Lewis 2 lassement des molécules organiques Squelettes carbonés des molécules organiques Différentes représentations : du modèle au topologique Groupes caractéristiques 3 De la molécule aux matériaux Différents types de matériaux Les fibres sous toutes leurs formes Des groupes fonctionnels aux matériaux synthétiques G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
5 De l atome à la molécule Électrons de valences d un atome Rappel de seconde G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
6 De l atome à la molécule Électrons de valences d un atome Définition Les électrons de valence d un atome sont les électrons de sa couche externe. responsables de la réactivité d un atome formation des ions monoatomiques stables à l origine des liaisons entre atomes pour former les molécules! G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
7 De l atome à la molécule La liaison covalente Plan du cours 1 De l atome à la molécule Électrons de valences d un atome La liaison covalente Les formules de Lewis 2 lassement des molécules organiques Squelettes carbonés des molécules organiques Différentes représentations : du modèle au topologique Groupes caractéristiques 3 De la molécule aux matériaux Différents types de matériaux Les fibres sous toutes leurs formes Des groupes fonctionnels aux matériaux synthétiques G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
8 De l atome à la molécule La liaison covalente Généralisation des règles du duet et de l octet Rappel : D après les règles du duet et de l octet, un atome tend à s entourer d une couche externe de 2 ou 8 électrons. eci est vrai également pour un atome au sein d une molécule! G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
9 De l atome à la molécule La liaison covalente Définition La liaison covalente c est la mise en commun de 2 électrons de valence entre 2 atomes. est la liaison chimique la plus forte : 100 à 1000 kj/mol. Exemple sur le dihydrogène 2 : (Z = 1) : K 1 Z = 1 Z = 1 G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
10 De l atome à la molécule La liaison covalente Définition La liaison covalente c est la mise en commun de 2 électrons de valence entre 2 atomes. est la liaison chimique la plus forte : 100 à 1000 kj/mol. Exemple sur le dihydrogène 2 : (Z = 1) : K 1 liaison covalente Z = 1 Z = 1 G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
11 De l atome à la molécule La liaison covalente Définition La liaison covalente c est la mise en commun de 2 électrons de valence entre 2 atomes. est la liaison chimique la plus forte : 100 à 1000 kj/mol. Exemple sur le dihydrogène 2 : (Z = 1) : K 1 liaison covalente Z = 1 Z = 1 Les 2 atomes sont entourés de 2 électrons! Respect de la règle du DUET! G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
12 De l atome à la molécule La liaison covalente Formule de Lewis associée Pour tenir compte de la liaison covalente, Lewis propose en 1916 de regrouper les deux électrons appariés en une paire un tiret : Atome Z 1 Structure électronique K 1 Nombre d électrons de valence 1 Nombre de liaisons covalentes 1 Règle respectée Duet Symbole G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
13 De l atome à la molécule La liaison covalente À vous! Atome N O F S l Z Structure électronique K 1 Nombre d électrons de valence 1 Nombre de liaisons covalentes 1 Règle respectée Duet Symbole G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
14 De l atome à la molécule La liaison covalente orrection N O F S l K 1 K 2 L 4 K 2 L 5 K 2 L 6 K 2 L 7 K 2 L 8 M 6 K 2 L 8 M Duet Octet Octet Octet Octet Octet Octet N O F S l G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
15 De l atome à la molécule Les formules de Lewis Plan du cours 1 De l atome à la molécule Électrons de valences d un atome La liaison covalente Les formules de Lewis 2 lassement des molécules organiques Squelettes carbonés des molécules organiques Différentes représentations : du modèle au topologique Groupes caractéristiques 3 De la molécule aux matériaux Différents types de matériaux Les fibres sous toutes leurs formes Des groupes fonctionnels aux matériaux synthétiques G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
16 De l atome à la molécule Les formules de Lewis Formule de Lewis Dans la représentation de Lewis, on fait apparaître tous les électrons de valence en les regroupant par paires : doublets liants (ceux des liaisons covalentes) ; doublets non-liants! Atome N O F Symbole Nombre de doublets liants Nombre de doublets non-liants N O F G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
17 De l atome à la molécule Les formules de Lewis Formule de Lewis Dans la représentation de Lewis, on fait apparaître tous les électrons de valence en les regroupant par paires : doublets liants (ceux des liaisons covalentes) ; doublets non-liants! Atome N O F Symbole N O F Nombre de doublets liants Nombre de doublets non-liants G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
18 De l atome à la molécule Les formules de Lewis Exemple de l eau 2 O : O + O + La formule de Lewis est donc : O G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
19 De l atome à la molécule Les formules de Lewis À vous! Méthane (formule brute 4 ) : Ammoniac (formule brute N 3 ) : Diazote (formule brute N 2 ) : Dioxygène (formule brute O 2 ) : Méthanol (formule brute 2 O) : Dioxyde de carbone (formule brute O 2 ) : G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
20 De l atome à la molécule Les formules de Lewis orrection Méthane 4 : Ammoniac N 3 : Diazote N 2 : N N N Dioxygène O 2 : O O Méthanol 2 O : Dioxyde de carbone O 2 : O O O G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
21 lassement des molécules organiques Squelettes carbonés des molécules organiques Plan du cours 1 De l atome à la molécule Électrons de valences d un atome La liaison covalente Les formules de Lewis 2 lassement des molécules organiques Squelettes carbonés des molécules organiques Différentes représentations : du modèle au topologique Groupes caractéristiques 3 De la molécule aux matériaux Différents types de matériaux Les fibres sous toutes leurs formes Des groupes fonctionnels aux matériaux synthétiques G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
22 lassement des molécules organiques Squelettes carbonés des molécules organiques La chimie organique Molécules organiques Les chimie organique est la chimie du carbone et de ses composés. Toutes les molécules dîtes organiques (comme les molécules du vivant) sont composées d un squelette carboné : enchaînement ininterrompu de carbones reliés par des liaisons covalentes. Exemple 1 : Adrénaline Exemple 2 : polypropylène G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
23 lassement des molécules organiques Différentes représentations : du modèle au topologique Plan du cours 1 De l atome à la molécule Électrons de valences d un atome La liaison covalente Les formules de Lewis 2 lassement des molécules organiques Squelettes carbonés des molécules organiques Différentes représentations : du modèle au topologique Groupes caractéristiques 3 De la molécule aux matériaux Différents types de matériaux Les fibres sous toutes leurs formes Des groupes fonctionnels aux matériaux synthétiques G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
24 lassement des molécules organiques Différentes représentations : du modèle au topologique Modèle moléculaire Exemple 1 : Adrénaline Exemple 2 : polypropylène Donnez-en la formule développée! G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
25 lassement des molécules organiques Différentes représentations : du modèle au topologique Formule développée Exemple 1 : Adrénaline O O N O Exemple 2 : polypropylène Donnez-en la formule semi-développée! G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
26 lassement des molécules organiques Différentes représentations : du modèle au topologique formule semi-développée Exemple 1 : Adrénaline Exemple 2 : polypropylène O O O 2 N n Donnez-en la formule topologique! Dans cette représentation, seules les liaisons des squelettes carbonés apparaissent et leurs hydrogènes implicites sont omis. Les hétéro-atomes (autres que et ) apparaissent normalement. G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
27 lassement des molécules organiques Différentes représentations : du modèle au topologique formule topologique Exemple 1 : Adrénaline Exemple 2 : polypropylène O O O N n G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
28 lassement des molécules organiques Groupes caractéristiques Plan du cours 1 De l atome à la molécule Électrons de valences d un atome La liaison covalente Les formules de Lewis 2 lassement des molécules organiques Squelettes carbonés des molécules organiques Différentes représentations : du modèle au topologique Groupes caractéristiques 3 De la molécule aux matériaux Différents types de matériaux Les fibres sous toutes leurs formes Des groupes fonctionnels aux matériaux synthétiques G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
29 lassement des molécules organiques Groupes caractéristiques Plusieurs familles organiques Amine G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
30 lassement des molécules organiques Groupes caractéristiques Plusieurs familles organiques Amine G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
31 lassement des molécules organiques Groupes caractéristiques Plusieurs familles organiques Alcool G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
32 lassement des molécules organiques Groupes caractéristiques Plusieurs familles organiques Amide G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
33 lassement des molécules organiques Groupes caractéristiques Plusieurs familles organiques Amide G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
34 lassement des molécules organiques Groupes caractéristiques Plusieurs familles organiques Ester G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
35 lassement des molécules organiques Groupes caractéristiques Plusieurs familles organiques Ester G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
36 lassement des molécules organiques Groupes caractéristiques Plusieurs familles organiques Acide carboxylique G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
37 lassement des molécules organiques Groupes caractéristiques Groupe Amine hydroxyle Amide Ester arboxyle fonctionnel primaire O O O Structure N O N O O Famille Amine Alcool Amide Ester Acide carboxylique G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
38 lassement des molécules organiques Groupes caractéristiques À vous Identifier les groupes caractéristiques de la molécule d adrénaline : O O O N G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
39 lassement des molécules organiques Groupes caractéristiques orrection ydroxyles Amine secondaire O O O N G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
40 De la molécule aux matériaux Différents types de matériaux Plan du cours 1 De l atome à la molécule Électrons de valences d un atome La liaison covalente Les formules de Lewis 2 lassement des molécules organiques Squelettes carbonés des molécules organiques Différentes représentations : du modèle au topologique Groupes caractéristiques 3 De la molécule aux matériaux Différents types de matériaux Les fibres sous toutes leurs formes Des groupes fonctionnels aux matériaux synthétiques G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
41 De la molécule aux matériaux Différents types de matériaux Naturel Une espèce chimique naturelle est une espèce chimique qui existe dans la nature. G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
42 De la molécule aux matériaux Différents types de matériaux Naturel Une espèce chimique naturelle est une espèce chimique qui existe dans la nature. Artificiel Une espèce chimique artificielle est une espèce chimique issue de la nature, mais transformée par l homme avant utilisation. G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
43 De la molécule aux matériaux Différents types de matériaux Naturel Une espèce chimique naturelle est une espèce chimique qui existe dans la nature. Artificiel Une espèce chimique artificielle est une espèce chimique issue de la nature, mais transformée par l homme avant utilisation. Synthétique Une espèce chimique synthétique est une espèce chimique fabriquée par l homme à partir de procédés chimiques. G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
44 De la molécule aux matériaux Les fibres sous toutes leurs formes Plan du cours 1 De l atome à la molécule Électrons de valences d un atome La liaison covalente Les formules de Lewis 2 lassement des molécules organiques Squelettes carbonés des molécules organiques Différentes représentations : du modèle au topologique Groupes caractéristiques 3 De la molécule aux matériaux Différents types de matériaux Les fibres sous toutes leurs formes Des groupes fonctionnels aux matériaux synthétiques G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
45 De la molécule aux matériaux Les fibres sous toutes leurs formes À vous lasser les fibres suivantes selon les 3 catégories : Naturelle (Organique / Minérales) ; Artificielle ; Synthétique. Polyester, amiante, coton, viscose, lin, caoutchouc, fibre de verre, polyamides, aramide, chanvre, fibre de quartz, fibre de maïs, polypropylène, soie, laine G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
46 De la molécule aux matériaux Les fibres sous toutes leurs formes orrection Naturelle (Organique / Minérales) ; Artificielle ; Synthétique. Polyester, amiante, coton, viscose, lin, caoutchouc, fibre de verre, polyamides, aramide, chanvre, fibre de quartz, fibre de maïs, polypropylène, soie, laine G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
47 De la molécule aux matériaux Les fibres sous toutes leurs formes À vous lasser les équipements alpins suivantes selon les 3 catégories : Naturelle ; Artificielle ; Synthétique. cordes en chanvres, chaussures en polyesters et polyuréthanes, vêtements en fibres polaires ou Gore-tex, semelles en caoutchouc, vêtements en laine et coton, chaussures en cuirs, cordes en fils de polyamides G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
48 De la molécule aux matériaux Des groupes fonctionnels aux matériaux synthétiques Plan du cours 1 De l atome à la molécule Électrons de valences d un atome La liaison covalente Les formules de Lewis 2 lassement des molécules organiques Squelettes carbonés des molécules organiques Différentes représentations : du modèle au topologique Groupes caractéristiques 3 De la molécule aux matériaux Différents types de matériaux Les fibres sous toutes leurs formes Des groupes fonctionnels aux matériaux synthétiques G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
49 De la molécule aux matériaux Des groupes fonctionnels aux matériaux synthétiques Le nylon Le nylon a été la première fibre synthétique, découverte en 1937 et produite dès Le fil obtenu présente une grande résistance à la traction. Il fut rapidement utilisé dans la fabrication des bas en nylon, des cordes de guitare et des parachutes en nylon qui ont permis de gagner la Seconde Guerre mondiale. G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
50 De la molécule aux matériaux Des groupes fonctionnels aux matériaux synthétiques Les réactifs pour former le nylon sont : O O L acide décandioïque de formule ( 2 ) 8 O O l hexan-1,6-diamine de formule N ( 2 ) 6 N Entourer et nommer les groupes caractéristiques de chacune des molécules puis reproduire ces structures à l aide des modèles moléculaires. G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
51 De la molécule aux matériaux Des groupes fonctionnels aux matériaux synthétiques Le produit obtenu (le nylon) est un polymère, c est à dire une macromolécule (très grosse molécule) formée par répétition d un même motif élémentaire : un monomère (unité structurale). O ( 2 ) 8 O N ( 2 ) 6 N n Identifier les groupes caractéristiques dans le nylon puis écrire l équation équilibrée de la synthèse! G. GREDAT (ours de 1STL) Des atomes aux matériaux 11 décembre / 51
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