Chim. N° 03

Les Molécules.

Cours

 

   

 

Mots clés :

Cours de chimie seconde

les molécules,espèces chimiques ,

modélisation des atomes, modélisation des molécules,

modéles moléculaires,

formule brute, formule développée, formule semi-développée,

isomères, ...

 

Moteur de recherche sur les différents sites
 
 
 

 

I- Les molécules.

1)- Définition.

2)- Modélisation des atomes et des molécules.

3)- Les liaisons entre les atomes :  

II- Représentation d’une molécule.

1)- Formules développée et semi-développée.

2)- Notion d’isomérie.

III- Groupes caractéristiques.

1)- Définition.

2)- Quelques groupes caractéristiques.

 

IV- Mélange et corps pur.

1)- Corps pur.

2)- Mélange.

3)- Formulation et principe actif.  

 

V- Applications.

1)- QCM.    QCM

2)- Exercices :   Exercices

QCM 01 questy

QCM sous forme de tableau 01.

QCM 02 Questy

QCM sous forme de tableau 02.

Exercices : énoncé avec correction

a)-  Exercice 1 : écrire la formule brute d’une molécule.

b)-  Exercice 3 : établir les formules à partir d’un modèle.

c)-  Exercice 5 : Comparer la formule d’une molécule et son modèle.

d)-  Exercice 6 : Interpréter des propriétés chimiques.

e)-  Exercice 7 : Lire une étiquette de médicament.

f)-   Exercice 8 : Décrire la formulation d’un médicament.

g)-  Exercice 12 : des modes d’administration différents.

h)-  Exercices 13 : les parabènes.

 

I- Les molécules.

1)- Définition.

-     Une molécule est une entité chimique électriquement neutre.  

-     Elle est formée d’un nombre limité d’atomes liés entre eux par des liaisons de covalence.

-     C’est le cas de la molécule d’eau qui renferme deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène.

 

2)- Modélisation des atomes et des molécules.

a)-  La formule brute d’une molécule.

-     La formule brute d’une molécule est l’écriture la plus compacte décrivant la nature et le nombre d’atomes de cette molécule.

-     Un atome est désigné par un nom et un symbole chimique : l’atome d’hydrogène H, l’atome d’azote N,…

-     À chaque molécule est attribuée un nom et une formule brute.

Formule brute

Dans la formule brute d’une molécule, les symboles des éléments présents dans la molécule sont écrits côte à côte avec, en indice, en bas à droite, le nombre d’atomes de chaque élément

-     L’indice 1 n’est jamais spécifié.

-     La nature et le nombre des atomes présents dans une molécule sont donnés par sa formule brute.

-     Exemple : formule brute de la molécule d’eau : H2O et formule brute de la molécule de saccharose : C12H22O 11

-     Le nombre d’atomes d’une molécule est son atomicité.

-     Donner l’atomicité de chaque molécule : 

-     Eau 3 et saccharose 45.

b)-  Exemple de molécules :

-     On peut représenter les molécules à l’aide de modèles moléculaires.

-   Au lycée, on utilise le modèle compact ou le modèle éclaté.

-     Modèle éclaté 

-     Chaque atome est représenté par une sphère (une boule). 

-     Les sphères sont liées les unes aux autres par des tiges représentant les doublets de liaisons (les doublets liants) ou les liaisons covalentes. 

-     La longueur des tiges est proportionnelle à la distance entre les noyaux des atomes liés entre eux.

-     Modèle compact : 

-     Dans ce modèle, plus proche de la réalité, les sphères sont en contact les unes avec les autres, mais on ne peut pas distinguer le nombre de liaisons que deux atomes forment entre eux.

Élément chimique

H

O

N

Cl

C

S

Couleur

Blanc

Rouge

Bleu

Vert

Noir

Jaune

Représentation

 

 

 

 

 

Nom de

la molécule

Constitution

Formule

chimique

Modèle

moléculaire

compact

Dihydrogène

2 atomes d’hydrogène

H2

Chlorure

d’hydrogène

1 atome d’hydrogène

1 atome de chlore

HCl

 

Dioxygène

2 atomes d’oxygène

O2

 

Eau

2 atomes d’hydrogène

1 atome d’oxygène

H2O

 

Dioxyde

de carbone

1 atome de carbone

2 atomes d’oxygène

CO2

 

Ammoniac

1 atome d’azote

3 atomes d’hydrogène

NH3

 

Méthane

1 atome de carbone

4 atomes d’hydrogène

CH4

 

 

3)- Les liaisons entre les atomes :

a)-  Nombre de liaisons d’un atome dans une molécule.

-     Dans les molécules, les atomes des éléments d’une même colonne forment le même nombre de liaisons.

-     Les atomes des éléments situés :

-     Dans la 14e colonne (celle du carbone) forment 4 liaisons ;

-  (4 simples liaisons ou 2 simples liaisons et une double liaison ou 2 doubles liaisons ou une simple liaison et une triple liaison)

-     Dans la 15e colonne (celle de l’azote) forment 3 liaisons

-   (3 simples liaisons ou 1 simples liaisons et une double liaison  ou une triple liaison) ;

-     Dans la 16e colonne (celle de l’oxygène) forment 2 liaisons 

-   (2 simples liaisons ou une double liaison);

-     Dans la 17e colonne (celle du fluor) forment 1 liaison simple.

b)-  Pour aller plus loin : La liaison covalente. (ancien programme)

-     Lorsqu’ils forment des molécules, les atomes mettent en commun certains des électrons de leurs couches électroniques externes de façon à s’entourer de 2 ou 8 électrons.

-     En conséquence, dans une molécule, les atomes sont liés par des liaisons covalentes ou des liaisons de covalence.

Liaison Covalente

La liaison covalente consiste à la mise en commun par deux atomes d’un ou plusieurs doublets d’électrons appelés doublets de liaison ou doublets liants.

-     Remarque : les électrons mis en commun appartiennent à chacun des deux atomes et doivent être pris en compte dans le total des électrons de chaque atome.

-     En formant des liaisons de covalence, chaque atome acquiert, en général, une structure électronique en octet ou en DUET, semblable à celle du gaz noble qui le suit dans la classification périodique.

-     Le nombre de liaisons covalentes qu’établit un atome est généralement égal au nombre d’électrons qui lui manque pour acquérir une structure électronique en OCTET ou DUET.

c)-  Nombre de liaisons. (découle du paragraphe précédent)

-     Dans les molécules de dihydrogène, de chlorure d’hydrogène et d’eau chaque atome d’hydrogène est lié aux autres atomes pat une simple liaison.

-     Dans la molécule de dioxygène et de dioxyde de carbone, les atomes sont liés entre eux par deux liaisons.

-   On parle de double liaison.

-     Dans la molécule de diazote N 2, trois liaisons s’établissent entre les atomes.

-   On est en présence d’une triple liaison.

Nom de

la molécule

Constitution

Formule

chimique

Modèle moléculaire éclaté

Dihydrogène

2 atomes d’hydrogène

H2

 

Chlorure

d’hydrogène

1 atome d’hydrogène

1 atome de chlore

HCl

 

Dioxygène

2 atomes d’oxygène

O2

 

Eau

2 atomes d’hydrogène

1 atome d’oxygène

H2O

 

Dioxyde

de carbone

1 atome de carbone

2 atomes d’oxygène

CO2

 

Diazote

2 atomes d’azote

N2

 

II- Représentation d’une molécule.

1)- Formules développée et semi-développée.

a)-  Formule développée :

 Formule développée

Les atomes sont représentés par leur écriture symbolique.

-     Une liaison simple est symbolisée par un tiret entre les atomes.

-     Une liaison multiple est symbolisée par plusieurs tirets.

-     Dans la formule développée d’une molécule, toutes les liaisons sont représentées.

-    

Nom de

 la molécule

Constitution

Formule

chimique

Formule

développée

Dihydrogène

2 atomes d’hydrogène

H2

H — H

Chlorure

d’hydrogène

1 atome d’hydrogène

1 atome de chlore

HCl

H — Cl

Dioxygène

2 atomes d’oxygène

O2

O = O

Eau

2 atomes d’hydrogène

1 atome d’oxygène

H2O

H — O — H

Dioxyde

de carbone

1 atome de carbone

2 atomes d’oxygène

CO2

O = C = O

Diazote

2 atomes d’azote

N2

N ≡ N

b)-  Formule semi-développée.

 Formule semi-développée

-     Les atomes sont représentés par leur écriture symbolique.

-     Une liaison simple est symbolisée par un tiret entre les atomes.

-     Une liaison multiple est symbolisée par plusieurs tirets.

-     Dans la formule développée d’une molécule, toutes les liaisons sont représentées.

-     Dans la formule semi-développée d’une molécule, on ne représente pas les liaisons engagées par les atomes d’hydrogène.

-     Cette écriture est très utile en chimie organique pour représenter les molécules d’hydrocarbures, …

Nom

Formule brute

Formule développée

Formule semi-développée

Éthane

C2H6

 

CH3 — CH3

Éthylène

C2H4

 

CH2 = CH2

Éthanol

C2H6O

HO — CH2 — CH3

Méthoxyméthane

C2H6 O

H3C — O — CH3

Butane

C4H10

 

CH3 — CH2CH2 — CH3

Isobutane

C4H10

 

 

2)- Notion d’isomérie.

-     La formule brute ne renseigne pas sur l’enchainement des atomes qui constituent la molécule.

-     De plus, à partir d’une formule brute, on peut obtenir plusieurs molécules différentes.

-     C’est le cas de l’éthanol et du méthoxyméthane d’une part et du butane et de l’isobutane d’autre part.

Définition d’isomères 

*    On appelle isomères, des espèces chimiques qui ont la même formule brute, mais des enchaînements d’atomes différents.

*    Des isomères ont des propriétés physiques et chimiques différentes et constituent des espèces chimiques distinctes.

 

Exercice :

Écrire des formules semi-développées

1)- Rappeler la définition d’isomères.

2)- On considère la formule brute C3 H8O.

Sachant que les liaisons entre les différents atomes ne sont que des liaisons simples

-     écrire les formules semi-développées des trois isomères correspondant à cette formule brute.

 

Correction :

1)- Définition de deux isomères :

-     Deux molécules isomères ont même formule brute mais des enchaînements d’atomes différents.

2)- Formule brute : C3 H8 O

-     Formules semi-développées :

 

Formule semi-développée

nom

1

CH3 — CH2CH2 — OH

Propan – 1 – ol

2

 

Propan – 2 – ol

3

CH3 — CH2 O CH3

méthoxyéthane

III- Groupes caractéristiques.

1)- Définition :

Groupe Caractéristique

*   Un groupe caractéristique est un groupement d’atomes, autres que les seuls atomes de carbone et d’hydrogène, présent dans la formule d’une espèce chimique.

*   Ce groupe caractéristique confère des propriétés chimiques et physiques particulières aux molécules qui le possèdent.

-    Remarque : une espèce chimique peut posséder plusieurs groupes caractéristiques.

 

2)- Quelques groupes caractéristiques :

Nom

Alcool

Carbonyle

Carboxyle

Étheroxyde

Formule

Exemple

 CH3 ―CH2―OH

Alcool éthylique

(Éthanol)

Phénol

Acétone

(Propan-2-one)

Acide acétique

(Acide éthanoïque)

Éther méthylique

(méthoxyméthane)

Nom

Ester

Amine

Amide

Hydroxyle

Formule

―OH

Exemple

Acétate de méthyle

Éthanoate de méthyle

Méthanamine

Acétamide

Éthanamide

 

Phénol

 

-    Remarque : certaines molécules peuvent renfermer plusieurs groupes :

 

Acide salicylique :

groupe acide

et

groupe hydroxyle (phénol)

Acide acétylsalicylique

groupe acide

et

groupe ester

Paracétamol :  

groupe amide

 et

groupe hydroxyle

 

IV- Mélange et corps pur.

1)- Corps pur.

*    Un corps pur est constitué d’une seule espèce chimique et peut être représenté par sa formule chimique.

-     Un corps pur possède des constantes physiques spécifiques : température de fusion, température d’ébullition, masse volumique, indice de réfraction,…

-     Exemple : l’eau H2O est un corps pur, le méthane  CH4, le butane C4H10, le dioxygène O2, ….

 

2)- Mélange.

*    Un mélange est constitué d’espèces chimiques différentes.

-   Il ne peut pas être représenté par une formule chimique.

-     Ainsi l’air est un mélange de dioxygène O2, de diazote N2, d’argon Ar,…

-     On ne donne pas de formule chimique à l’air.

-   On peut donner la formule chimique des constituants de l’air

 

3)- Formulation et principe actif.

a)-  Le médicament.

-     Un médicament est un mélange.

-   Il est constitué de nombreuses espèces chimiques.

-     On entend par médicament toute composition présentée comme possédant des propriétés curatives ou préventives à l’égard des maladies humaines ou animales.

-     Il contient :

-     Un ou plusieurs principes actifs

-     Des excipients.

b)-  Le principe actif :

-     Un principe actif possède un effet thérapeutique qui permet de prévenir ou guérir une maladie.

-     Le principe actif est désigné par sa dénomination commune internationale (DCI) :

-     C’est le plus souvent le nom scientifique que l’on utilise dans tous les pays du monde.

-     Exemple : l’ibuprofène, le paracétamol, l’acide acétylsalicylique sont des principes actifs.

c)-  Les excipients :

-     Les excipients sont souvent dépourvus d’activité thérapeutique.

-   Ils permettent de rendre le principe actif plus efficace.

-     Les excipients permettent aussi de présenter le médicament sous une forme donnée.

-     Exemple : sur la notice, on peut lire souvent excipient q.s.p un comprimé (q.s.p : quantité suffisante pour)

-     Il est important de lire la notice car la présence de certains excipients (saccharose, lactose,..) peut avoir un impact sur des patients allergiques. 

-     Dans ce cas, on parle d’excipients à effets notoires.

d)-  La formulation.

-     La formulation consiste à déterminer la nature et les proportions des différents ingrédients qui le composent

Elle permet :

-     De présenter le médicament sous une forme adaptée pour la voie d’administration souhaitée

-     De modifier le goût ou l’odeur du médicament

-     De moduler la vitesse de libération du principe actif dans l’organisme

-     D’améliorer la conservation du médicament.

-     Ce sont les excipients qui permettent cette mise en forme.

-     Exemples :

-     Les comprimés secs contiennent souvent de la cellulose, de l’amidon qui permettent au cacher de se déliter

-     L’hydrogénocarbonate de sodium est présent dans les comprimés effervescents. 

-     En présence d’eau, il se dégage du dioxyde de carbone et permet ainsi une meilleure dispersion du principe actif avant administration.

-     Remarque : un même principe actif peut être associé à différents excipients.

e)-  Princeps et génériques.

-     Le médicament original est appelé princeps.

-     Les laboratoires pharmaceutiques effectuent des recherches pour mettre au point des médicaments.

-     Lorsqu’une espèce chimique qui possède un principe actif susceptible d’aboutir à un médicament est découverte ou synthétisée, un brevet est déposé.

-     Des recherches sont ensuite menées pour étudier les effets de l’espèce chimique sur des organismes vivants (cellules animaux).

-     Puis des études cliniques doivent être réalisées afin d’obtenir une autorisation de mise sur le marché (AMM) délivré par un organisme d’état :

-   Agence française de sécurité sanitaire des produits de santé (Afssaps).

-     Jusqu’à expiration du brevet le laboratoire garde l’exclusivité de la commercialisation du médicament original, appelé princeps (environ 10 ans d’exploitation).

-     Après cette date, d’autres laboratoires peuvent commercialiser une copie du produit original : c’est le médicament générique.

-     Un médicament générique contient le même principe actif que celui d’une marque.

-     Le médicament générique est souvent commercialisé sous sa dénomination commune internationale (DCI).

-     Son aspect ou sa présentation peuvent changer et les excipients peuvent être différents.

-     Il faut faire attention à la présence d’excipients à effets notoires.

-     Un médicament générique est moins cher qu’un princeps car les coûts de recherche et de développement n’entrent pas dans le prix.

 

V- Applications.

1)- QCM.

QCM 01 questy

QCM sous forme de tableau 01.

QCM 02 Questy

QCM sous forme de tableau 02.

 

 

Énoncé

A

B

C

réponse

1

La molécule d’eau, de formule H2O, contient :

1 atome d’oxygène

2 atomes d’oxygène

2 atomes d’hydrogène

AC

2

Une molécule de dioxyde d’azote est formée d’un atome d’azote et de 2 atomes d’oxygène. Sa formule est :

 NO2

N2O

N2O

A

3

Une molécule de peroxyde d’hydrogène est formée de 2 atomes d’hydrogène et de 2 atomes d’oxygène. Sa formule s’écrit :

2H O

H2O2

HO2

B

4

Une molécule d’ozone à pour formule O 3.. Deux molécules d’ozone s’écrivent :

O6

6 O

2 O3

C

5

CH3 F est une :

Formule brute

Formule semi-développée

Formule développée

A

6

est une :

Formule brute

Formule semi-développée

Formule développée

B

7

 

Ces deux molécules sont celles d’espèces :

Différentes

Identiques

Isomères

B

8

 

Ces deux molécules sont celles d’espèces :

Différentes

Identiques

Isomères

AC

9

Le dioxyde de carbone  CO2  est :

Une espèce chimique

Un corps pur

Un mélange

AB

10

L’air est :

Une espèce chimique

Un corps pur

Un mélange

C

11

Un principe actif :

Possède un effet thérapeutique

Rend l’action de l’excipient plus efficace

Peut être associé à différents excipients

AC

12

Un excipient :

Possède toujours un effet thérapeutique

Rend l’action du principe actif plus efficace

Peut être associé à différents principes actifs

BC

 

 Questionnaire réalisé avec Questy Pour s'auto-évaluer

 

2)- Exercices : Exercices : énoncé avec correction

a)-  Exercice 1 : écrire la formule brute d’une molécule.

b)-  Exercice 3 : établir les formules à partir d’un modèle.

c)-  Exercice 5 : Comparer la formule d’une molécule et son modèle.

d)-  Exercice 6 : Interpréter des propriétés chimiques.

e)-  Exercice 7 : Lire une étiquette de médicament.

f)-   Exercice 8 : Décrire la formulation d’un médicament.

g)-  Exercice 12 : des modes d’administration différents.

h)-  Exercices 13 : les parabènes.