Science et technologie de l'environnement CHAPITRE 2 LES MOLÉCULES ET LES SOLUTIONS

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1 Science et technologie de l'environnement CHAPITRE 2 LES MOLÉCULES ET LES SOLUTIONS 1 LES MOLÉCULES: UNE MOLÉCULE, C'EST UN ENSEMBLE DE PLUSIEURS ATOMES LIÉS CHIMIQUEMENT. UNE LIAISON CHIMIQUE, C'EST LE PARTAGE (DONNER OU RECEVOIR) D'ÉLECTRONS DE L'ORBITE EXTERNE D'AU MOINS 2 ATOMES. LES ATOMES TENDENT À RECHERCHER UNE CONFIGURATION ÉLECTRONIQUE STABLE, COMME CELLE DES GAZ INERTES. PR CE FAIRE, IL EST PLUS FACILE PR CERTAINS ATOMES DE DONNER LEURS ÉLECTRONS DE VALENCE: TOUS LES ATOMES QUI POSSÈDENT DE 1 À 3 ÉLECTRONS DE VALENCE. PR D'AUTRES, IL EST PLUS FACILE DE CAPTURER UN ÉLECTRON: TOUS LES ATOMES QUI POSSÈDENT DE 5 À 7 ÉLECTRONS DE VALENCE. CEUX QUI POSSÈDENT 4 ÉLECTRONS DE VALENCE GAGNENT OU PERDENT DES ÉLECTRONS, SELON LE CAS. LES GAZ INERTES EN ONT 8: ILS SONT STABLES. rbreton-st et STE 1

2 LA RÈGLE DE L'OCTET: LES ÉLÉMENTS TENDENT À AVOIR LA CONFIGURATION DU GAZ INERTE LE PLUS PRÈS D'EUX. CES GAZ ONT 8 ÉLECTRONS DE VALENCE (SAUF He). LA RÈGLE DU DOUBLET: L'HÉLIUM POSSÈDE 2 ÉLECTRONS DE VALENCE; LES ÉLÉMENTS Li, Be ET B TENDENT À CETTE CONFIGURATION. 1.1 LES IONS: Chimie 20: modèle Les ions DANS LA NATURE, LES ATOMES SONT PLUTÔT ÉLECTRIQUEMENT NEUTRES: L'ATOME DE FLUOR (NUMÉRO ATOMIQUE 9) A 9 P+, DONC 9é -. LES CHARGENT S'ANNULENT DONC IL POSSÈDE AUSSI 7 ÉLECTRONS DE VALENCE. IL A DONC TENDANCE À CAPTER 1 é, CE QUI LUI DONNE UN TOTAL DE = 10 é, POUR TOUJOURS 9 P+. ON OBTIENT DONC UNE CHARGE ( - ); L'ION EST MAINTENANT F-. (+12) P + (-10)é +2 (+9) P + (-9)é 0 (+9) P + (-10)é -1 PR LE MAGNÉSIUM (#12), IL POSSÈDE 12 P+ ET 12é-. IL A 2 é DE VALENCE. IL A DONC TENDANCE À CÉDER CES 2 é, PR UN TOTAL DE 10é, PR TOUJOURS 12 P+. ON OBTIENT DONC 2 CHARGES ( + ); L'ION EST MAINTENANT Mg 2+ ou Mg ++. UN ION EST DONC UN ATOME PORTANT UNE CHARGE ÉLECTRIQUE À LA SUITE D'UNE PERTE (+) OU D'UN GAIN (-) D'ÉLECTRONS. L'ATOME QUI DONNE DES é EN A DONC MOINS QUE DE P+ = IL EST UN ION POSITIF! L'ATOME QUI GAGNE DES é À DONC PLUS D'é- QUE DE P+ = IL EST DONC UN ION NÉGATIF! rbreton-st et STE 2

3 AVEC LE TABLEAU PÉRIODIQUE: D'UN COUP D'OEIL, LE NOMBRE D'ÉLECTRONS DE VALENCE (EN HAUT DE LA COLONNE) NOUS INDIQUE LA TENDANCE DE GAGNER OU DE DONNER UN OU DES ÉLECTRONS: DE 1 À 3 é DE VALENCE PRÉFÈRE DONNER CES é DE VALENCE A DONC MOINS D'é QUE DE P+ ION (+) DE 5 A 7 é DE VALENCE PRÉFÈRE GAGNER DES é DE VALENCE A DONC PLUS D'é QUE DE P+ ION (-) 4 é DE VALENCE GAGNER OU DONNER DES é DE VALENCE SELON LE CAS ION (-) OU ION (+) 8 é DE VALENCE INERTE UN ION POLYATOMIQUE EST UN GROUPE D'ATOMES QUI ENSEMBLE PORTENT UNE CHARGE ÉLECTRIQUE (+) OU (-) SUITE À LA PERTE OU UN GAIN D'ÉLECTRON. UN ION POLYATOMIQUE SE COMPORTE COMME UN ÉLÉMENT. PAR EXEMPLE, L'ION SULFATE EST COMPOSÉ DE 1 ATOME DE S ET DE 4 D'O. Na 2 SO 4 2Na + + SO 4 2- LES SULFITES, NITRATES, NITRITES, SULFATES, BICARBONATE, HYDROXYDE, ETC... SONT DES RADICAUX, OU IONS POLYATOMIQUES. rbreton-st et STE 3

4 1.2 LES LIAISONS CHIMIQUES: La Chimie.net, la chimie sur le net cours de chimie pour le secondaire (collège & lycée) production_nh3 UNE LIAISON CHIMIQUE C'EST L'UNION DE 2 ATOMES À LA SUITE DU TRANSFERT D'UN OU DE PLUSIEURS ÉLECTRONS. IL Y A 2 TYPES IMPORTANTS DE LIAISONS CHIMIQUES : LA LIAISON IONIQUE UN OU PLUSIEURS é- SONT TRANSFÉRÉS D'UN ATOME À UN AUTRE. LA LIAISON COVALENTE IL Y A UN PARTAGE D'UNE OU DE PLUSIEURS PAIRES D'é-. rbreton-st et STE 4

5 BOULES ET BÂTONNETS RUTHERFORD-BOHR LEWIS LA LIAISON DOUBLE: DANS LE CAS OÙ LES ATOMES PARTAGENT PLUS DE 2 é- PR OBTENIR LA CONFIGURATION D'UN GAZ INERTE. Molécule de dioxygène (O2) EXEMPLE: LE DIOXYGÈNE SI LE PARTAGE DES é- EST INÉGAL, IL PEUT APPARAÎTRE UNE POLARITÉ DANS UNE MOLÉCULE, COMME CELLE DE L'EAU. IMPORTANT PR LES SOLUTIONS. rbreton-st et STE 5

6 1.3 LES RÈGLES D'ÉCRITURE ET DE NOMENCLATURE: LES RÈGLES D'ÉCRITURE PR LES COMPOSÉS BINAIRES: 1) TROUVER LE SYMBOLE CHIMIQUE DE CHAQUE ÉLÉMENT DE LA MOLÉCULE. 2) ORDRE D'ÉCRITURE: MÉTAL-NONMÉTAL SINON DANS CET ORDRE: B-Ge-Si-C-Sb-As-P-N-H-Te-Se-S-I-Br-Cl-O-F 3) AJOUTER LES INDICES BeCl2 INDICES (QTÉ D'ATOMES) SYMBOLES DES 2 ÉLÉMENTS PRÉSENTS LE Be A 2 é DE VALENCE; IL VEUT DONC LES DONNER. LE Cl POSSÈDE 7 é DE VALENCE; IL A TENDANCE À RECEVOIR 1 é. PR COMBLER TTES LES LIAISONS POSSIBLES, IL FAUT DONC QU'IL Y AIT 2 Cl. LES RÈGLES DE NOMENCLATURE: NOMMER LE 2è ÉLÉMENT DE LA MOLÉCULE AJUSTER SON NOM SELON LE CODE (P.50) AJOUTER «de» NOMMER LE 1er ÉLÉMENT DE LA MOLÉCULE AJOUTER LES PRÉFIXES APPROPRIÉS PR LE NOMBRE D'ATOME DE CHAQUE ÉLÉMENT. La Chimie.net, la chimie sur le net cours de chimie pour le secondaire (collège & lycée) rbreton-st et STE 6

7 2 LES PROPRIÉTÉS DES SOLUTIONS: La Chimie.net, la chimie sur le net cours de chimie pour le secondaire (collège & lycée) UNE SOLUTION, C'EST UN MÉLANGE HOMOGÈNE (à l'oeil nu et au microscope), C'EST-À-DIRE UN SOLUTÉ DANS UN SOLVANT. COMME L'EAU EST LE SOLVANT UNIVERSEL (sa molécule est bipolaire), IL REPRÉSENTE UNE FAMILLE IMPORTANTE DE SOLUTIONS; ON LA NOMME SOLUTION AQUEUSE. ATTRACTION SOLVANT-SOLVANT ATTRACTION SOLVANT SOLUTÉ DANS UNE SOLUTION AQUEUSE, PAR EXEMPLE, LES PÔLES (+) DE LA MOLÉCULE D'EAU (H+) ATTIRENT LES IONS Cl-, ET LE PÔLE (-) DE LA MOLÉCULE D'EAU (O-) ATTIRE LE NA+. LES IONS DU SEL SOLIDE SE SÉPARENT. Cristal de NaCl NaCl dissout «Na+ et Cl-» ATTRACTION SOLUTÉ-SOLUTÉ rbreton-st et STE 7

8 CHAPITRE LA SOLUBILITÉ: C'EST LA QUANTITÉ MAXIMALE DE SOLUTÉ QUI PEUT ÊTRE DISSOUTE DANS UN VOLUME DONNÉ DE SOLVANT. INSATURÉE = LA [ ] EST INFÉRIEURE À LA SOLUBILITÉ. SATURÉE = LA [ ] EST ÉGALE À LA SOLUBILITÉ. SURSATURÉE = LA [ ] EST SUPÉRIEURE À LA SOLUBILITÉ (PRÉCIPITÉ). EM GÉNÉRAL, LA SOLUBILITÉ DES GAZ DIMINUE AVEC L'AUGMENTATION DE LA T DU SOLVANT. LA SOLUBILITÉ DES SOLIDES AUGMENTE HABITUELLEMENT AVEC LA T DU SOLVANT. 2.2 LA CONCENTRATION: C'EST LA QUANTITÉ DE SOLUTÉ DISSOUS DANS UN VOLUME DONNÉ DE SOLVANT. DILUTION = JE DIMINUE UNE [ ] EN AJOUTANT DU SOLVANT. DISSOLUTION = J'AUGMENTE UNE [ ] EN AJOUTANT DU SOLUTÉ À UN SOLVANT. m _ C = V ÉVAPORATION = J'AUGMENTE UNE [ ] EN DIMINUANT LE SOLVANT. g/l %m/v %V/V %m/m 100 ml rbreton-st et STE 100 g 8

9 LA CONCENTRATION EN ppm : C'EST LE NOMBRE DE PARTIES DE SOLUTÉ DANS UN MILLION DE PARTIES DE SOLVANT. 1 ppm = 1g / g ou 1 mg / g ou 1 mg / Kg 1 ppm = 1g / ml ou 1 mg / ml ou 1 mg / L LA CONCENTRATION MOLAIRE: C'EST LE NOMBRE DE MOLES DE SOLUTÉ DANS 1 L DE SOLUTION. C = Exemples: n V C = concentration molaire ( mol/l ) n = nombre de moles de soluté ( mol ) V = volume de la solution ( L ) 100 g de NaHCO3 dans ml; C =? M de NaHCO3 = ( 3 x 16 ) = 84 g/mol n dans 100 g = m / M = 1,19 mol C = n / V = 1,19 mol / 1,3 L = 0,91 mol/l La m de BaCl 2 dans 750 ml d'une solution de [0,5 g/mol]? [1,35 mol/l]; quel V pour avoir 0,65 mol? M de BaCl 2 = 137,33 + (2 x 35,45) = 208,23 g/mol n = C X V = 0,5 mol/l x 0,750 L = 0,375 mol m= M X n = 208,23 g/mol X 0,375 mol = 78,09g BaCl 2 V = n / C = 0,65 mol / 1,35 mol/l = 0,48 L rbreton-st et STE 9

10 CHAPITRE LA CONDUCTIBILITÉ ÉLECTRIQUE : L'EAU PURE NE CONDUIT PAS L'ÉLECTRICITÉ! LES SOLUTÉS IONIQUES DISSOUTS DANS L'EAU CONDUISENT! UN ÉLECTROLYTE, C'EST UNE SUBSTANCE (SOLUTÉ) QUI, UNE FOIS DISSOUTE DANS L'EAU (ENTRE AUTRE SOLVANT), PERMET LE TRANSPORT DES ÉLECTRONS, DONC LE PASSAGE DU COURANT ÉLECTRIQUE. SI ON DISSOUT UN ÉLECTROLYTE DANS L'EAU, CELUI-CI SE SÉPARE EN 2 IONS, COMME LE NaCl QUI SE SÉPARE EN Na+ ET Cl- : C'EST LA DISSOCIATION ÉLECTROLYTIQUE! C'EST UNE TRANSFORMATION PHYSIQUE. LE GLUCOSE N'EST PAS ÉLECTROLYTIQUE PUISQU'EN SOLUTION, IL NE SE DISSOCIE PAS EN IONS. rbreton-st et STE 10

11 LA PUISSANCE DU COURANT ÉLECTRIQUE DÉPEND DU POUVOIR DE DISSOCIATION ÉLECTROLYTIQUE. PLUS LE TAUX DE DISSOCIATION D'UN ÉLECTROLYTE EST GRAND, PLUS IL Y A D'IONS, DONC D'ÉLECTRONS QUI CIRCULENT! UN ACIDE C'EST UN ÉLECTROLYTE QUI LIBÈRE DES IONS H+ EN SOLUTION AQUEUSE. H+ AVEC UN NON-MÉTAL UNE BASE C'EST UN ÉLECTROLYTE QUI LIBÈRE DES IONS OH- EN SOLUTION AQUEUSE. UN MÉTAL AVEC OH- UN SEL C'EST UN ÉLECTROLYTE COMPOSÉ D'UN ION MÉTALLIQUE AVEC UN ION NON-MÉTALLIQUE. UN MÉTAL AVEC NON- MÉTAL- rbreton-st et STE 11

12 2.4 LE ph (potentiel d'h) : rbreton-st et STE 12