| 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 | R | 
| 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 | 
				
				
				
► 
				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
				
				 -    La force
				
				 - 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 × 10 9 N . m 2 . C– 2.
- Au niveau de la première, on écrit :
- 
				k = 9,0 
				× 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 (A – 
				B) 
				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.
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							 | 
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 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.
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							 | 
							 | 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.
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 
				O2–
► 
				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 (+).
				
				
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