QCM N° 09

Cohésion de la matière

à l’état solide

 

   

 

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QCM N° 09 Cohésion de la matière à l'état solide. 

Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s).

 

Énoncé

A

B

C

Réponse

1

La force qui s’exerce entre deux charges électriques distantes de d est :

Proportionnelle à d

Inversement proportionnelle à d2

Inversement proportionnelle à d

B

2

Le schéma ci-dessous peut correspondre au cas où :

 

qA et qB sont deux charges positives

qA et qB sont deux charges négatives

qA et qB sont deux charges de signes opposées

AB

3

Un cristal ionique constitué d’ions Al3+ et d’ions O2– a pour formule :

Al3O2

AlO

Al2O3

C

4

Dans un cristal ionique de fluorine CaF2, chaque ion Ca2+ :

N’est entouré que d’ions Ca2+

N’est entouré que d’ions F2–

N’est entouré que d’ions F

C

5

Une liaison covalente A – B :

Est polarisée si B est plus électronégatif que A

Est polarisée si A est plus électronégatif que B

Est nécessairement polarisée

AB

6

Une molécule triatomique :

Est nécessairement polaire

Peut être apolaire

Peut être polaire

BC

7

Le sulfure de carbone CS2 dont le modèle est donné ci-dessous :

Est polaire

Est apolaire

A un moment dipolaire non nul

B

8

Les interactions de Van der Waals sont des interactions :

Entre ions

Entre dipôles électriques

Entre molécules

BC

9

Le schéma d’une liaison hydrogène (représentée par - - -) peut être :

C – H - - - | N

O – H - - - | N

F – H - - -H

B

10

Dans le cyclohexane, solide de formule C6H12, la cohésion est assurée :

par des interactions de Van der Waals

par des liaisons hydrogène

Par des liaisons hydrogène et des interactions de Van der Waals

A

11

Dans le phénol, solide de formule :

C6H5 OH

 La cohésion est assurée :

Uniquement par des liaisons hydrogène

Par des liaisons hydrogène et des interactions de Van der Waals

Uniquement par des interactions de Van der Waals

B

12

Lorsque l’on chauffe un corps pur moléculaire solide :

Sa température augmente nécessairement

Sa température peut rester constante

Il fond nécessairement

B

13

Tout apport d’énergie thermique à un corps pur moléculaire solide :

Augmente l’agitation des molécules

Rompt des liaisons hydrogène

Rompt des interactions intermoléculaires

C

14

La transformation de l’état liquide à l’état gazeux d’un corps pur est :

Une sublimation

Une ébullition

Une vaporisation

C

15

En phase condensée, entre les différentes entités chimiques :

Il n’existe que des forces attractives

Il n’existe que des forces répulsives

Il existe des forces attractives et répulsives

C

16

La température d’ébullition de l’éthane (CH3 CH3) est de – 89 ° C, celle du méthanol (CH3 – OH) est de 65 ° C. Comparées aux interactions entre les molécules de méthanol à l’état liquide, les interactions entre molécules d’éthane à l’état liquide sont :

Plus importantes

Moins importantes

Identiques

B

17

Un cristal ionique d’oxyde de magnésium MgO est composé d’ions :

Mg2+ et O

Mg+ et O 2–

Mg2+ et O 2–

C

18

Il existe une force attractive entre :

Deux anions

Deux cations

Un anion et un cation

C

 

 Questionnaire a été réalisé avec Questy Pour s'auto-évaluer

 
    Charges électriques et forces électriques :
-    Charles Augustin Coulomb : 1785.
-    Énoncé ; deux corps ponctuels A et B, de charges q A et q B, séparés par une distance d, exercent l’un sur l’autre des forces attractives ou répulsives telles que :
-     
-    Caractéristiques des deux forces :
-    La force  est appliquée en B et la force  est appliquée en A.
-    Elles ont la même direction : la droite (AB).
-    Elles ont des sens opposés.
-    Elles sont attractives si les charges sont de signes opposés.
-    Elles sont répulsives si les charges sont de même signe.
-    Elles ont la même valeur :
-    Expression :
-    La constante k = 9,0 x 10 9  N . m 2 . C – 2.  Au niveau de la première, on écrit :
-    k = 9,0 x 10 9  S.I
-    En conséquence, la force qui s’exerce entre deux charges électriques distantes de d est inversement proportionnelle à d2.
    Caractéristiques des deux forces :
-    Les forces sont répulsives si les charges sont de même signe.
-    On considère que : qA . qB > 0

    Cristal ionique :
-    Dans l’écriture de la formule d’un solide ionique, les charges ne figurent pas.
-    Par convention, on choisit les plus petits indices qui assurent l’Électroneutralité du cristal.
-    La formule statistique indique la nature et la proportion des ions présents dans le cristal sans mentionner les charges.
-    Un cristal ionique constitué d’ions Al3+ et d’ions O2– a pour formule : Al2O3.
-    Dans un cristal ionique de fluorine CaF2, chaque ion Ca2+ n’est entouré que d’ions F.
    Polarité d’une molécule : cas des molécules diatomiques :
-    Une molécule, constituée de deux atomes A et B, est polarisée si ces deux atomes ont des électronégativités différentes.
-    Plus la différence d’électronégativité est importante :
-    Plus la liaison est polarisée
-    Et plus le moment dipolaire p (AB) est grand.
-    Une molécule diatomique constituée de deux atomes identique est apolaire.
-    Une molécule diatomique constituée de deux atomes différents est généralement polaire.
    Polarité d’une molécule : cas des molécules triatomiques :
-    Molécule d’eau : H – O – H
-    L’oxygène est plus électronégatif que l’hydrogène. Les deux liaisons covalentes O – H d’une molécule d’eau sont polarisées.
-    Il en résulte l’apparition de charges partielles 2 δ sur l’atome d’oxygène et d’une charge partielle δ + sur chaque atome d’hydrogène.

 

 

 

Dipôle électrique équivalent

 

 

-    Comme le barycentre des charges positives ne coïncide pas avec le barycentre des charges négatives, la molécule présente un caractère dipolaire. On dit qu’elle est polaire.
-    Autre explication, la molécule possède un moment dipolaire.
-    Molécule de dioxyde de carbone : O = C = O

 

-    L’oxygène est plus électronégatif que le carbone. Les deux liaisons covalentes O = C d’une molécule de dioxyde de carbone sont polarisées.
-    Il en résulte l’apparition de charges partielles δ sur chaque atome d’oxygène et d’une charge partielle 2 δ+ sur l’atome de carbone.

 

 

Le barycentre des charges positives est confondu avec le barycentre des charges négatives

-    Comme le barycentre des charges positives coïncide avec le barycentre des charges négatives, la molécule ne présente pas un caractère dipolaire. On dit qu’elle est apolaire.
-    En conséquence : Une molécule triatomique peut être polaire ou apolaire.
    Molécule de sulfure de carbone :

 

-    La molécule de sulfure de carbone est apolaire pour des raisons de symétrie.
    Interactions de Van der Waals :
-    Interactions de Van der Waals : sont des interactions entre dipôles électriques permanents ou instantanés.
-    La cohésion d’un solide moléculaire est assurée par des interactions intermoléculaires, c’est-à-dire des interactions de Van der Waals auxquelles peuvent s’ajouter des liaisons hydrogène.
-    La liaison hydrogène est représentée par :

       

 

    Liaison hydrogène :
-    Une liaison hydrogène se forme lorsqu’un atome d’hydrogène H, qui est lié à un atome A très électronégatif, interagit avec un atome B, également très électronégatif et porteur d’un ou plusieurs doublets non liants.
-    Les atomes A et B qui interviennent généralement sont : l’azote N, l’oxygène O, le fluor F et le chlore Cl.
-    Les trois atomes qui participent à la liaison hydrogène sont généralement alignés.
-    Les molécules qui possèdent le groupe – O – H forment des liaisons hydrogènes.
-    C’est le cas des alcools comme l’éthanol, de l’eau dans la glace.
-    Ces liaisons hydrogènes participent à la cohésion du cristal.
-    Dans ce cas, la cohésion du cristal est due aux liaisons hydrogène et aux interactions de Van Der Waals.
-    Représentation de la liaison hydrogène :

 
    Le cyclohexane :
-    Les interactions de Van der Waals sont des interactions entre dipôles électriques.
-    À température ordinaire, c’est un liquide transparent sans couleur, à l'odeur piquante.
-    Le cyclohexane est utilisé comme solvant apolaire dans l'industrie chimique, mais aussi comme réactif pour la production industrielle de l'acide adipique et du caprolactame, intermédiaires utilisés dans la production du nylon.
-    En conséquence la molécule de cyclohexane est apolaire.
-    Température de fusion du cyclohexane : 6 ° C
-    À l’état solide, la cohésion du cristal moléculaire de cyclohexane est assurée par des interactions entre dipôles électriques instantanés appelées : interactions de Van des Waals.
-    Dans la molécule, les électrons n’ont pas de position définie et son en mouvement permanent autour des noyaux au sein du nuage électronique.

 

-    La molécule comprend des liaisons C – C et des liaisons C – H
-  (liaison non polarisée car la différence d’électronégativité en l’atome d’hydrogène et l’atome de carbone est faible χ (H) = 2,2 et χ (C) = 2,55)
-    Cas des liaisons carbone – carbone :
-    Globalement, les électrons des doublets de liaison se situent statistiquement aussi souvent près d’un noyau que d’un autre. C’est la raison pour laquelle la molécule de cyclohexane est apolaire.
-    En revanche, à un instant donné, ces électrons peuvent être plus proches de l’un des deux noyaux. Un dipôle électrique instantané apparaît alors au sein de la molécule entrainant la formation d’autres dipôles instantanés au sein de la molécule.
-    Il en est de même pour toutes les molécules du solide. Les dipôles instantanés ainsi crées interagissent et assurent la cohésion du cristal.
-    Ces interactions changent à tout instant, mais leurs effets sont permanents.

 Echelle des électronégativités de Pauling

Source Wikipédia 

    Le Phénol :
-    Dans le phénol, solide de formule : C6H5 OH
-    La cohésion est assurée par des liaisons hydrogène et des interactions de Van der Waals.

 

    On chauffe un solide.
-    Lorsque l’on chauffe un solide, l’énergie thermique apportée à un corps pur moléculaire peut :
-    Conduire à une élévation de la température avec rupture d’interactions intermoléculaires et accroissement de l’agitation des molécules
-    Provoquer un changement d’état avec seulement rupture d’interaction intermoléculaires, la température restant constante.
-    Lorsque l’on chauffe un corps pur moléculaire solide sa température peut rester constante.
    De l’état liquide à l’état gazeux :
-    La transformation de l’état liquide à l’état gazeux d’un corps pur est une vaporisation.

    Phase condensée :
-    En phase condensée, entre les différentes entités chimiques il existe des forces attractives et répulsives.
    Méthanol et éthane :
-    Éthane : La cohésion est assurée uniquement par des interactions de Van der Waals.
-    Méthanol : La cohésion est assurée par des liaisons hydrogène et des interactions de Van der Waals
    Cristal ionique :
-    Un cristal ionique est électriquement neutre.
-    Un cristal ionique d’oxyde de magnésium MgO est composé d’ions : Mg2+ et O 2–
    Interaction entre les charges électriques :
-    Deux charges de mêmes signes se repoussent.
-    Deux charges de signes contraires s’attirent.
-    Il existe une force attractive entre : Un anion (–) et un cation (+).

 Questionnaire a été réalisé avec Questy Pour s'auto-évaluer