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De la structure des entités aux propriétés physiques de la matière
Présentation :
Cette partie poursuit la modélisation microscopique de la matière et illustre la démarche de modélisation consistant à rendre compte de certaines propriétés macroscopiques des espèces chimiques grâce à la structure et aux propriétés des entités à l’échelle microscopique. L’écriture des schémas de Lewis est désormais exigible et conduit à prévoir la géométrie des entités qui, associée au concept d’électronégativité, permet de déterminer leur caractère polaire ou non polaire. Le constat d’une cohésion à l’échelle macroscopique des liquides et des solides est l’occasion d’introduire, au niveau microscopique, le concept d’interaction entre entités, notamment l’interaction par pont hydrogène. Les différents types d’interaction sont ensuite réinvestis pour rendre compte d’opérations courantes au laboratoire de chimie : dissolution d’un composé solide ionique ou moléculaire dans un solvant et extraction liquide-liquide d’une espèce chimique.

Notions abordées en seconde :Tableau périodique, analyse de configuration électronique, électrons de valence, stabilité des gaz nobles, ions monoatomiques, modèle de la liaison covalente, lecture de schémas de Lewis de molécules, solution, soluté, solvant, concentration maximale d’un soluté (solubilité).
Notions et contenusCapacités exigibles Activités expérimentales support de la formation
A) De la structure à la polarité d’une entité
Savoirs :Schéma de Lewis d’une molécule, d’un ion mono ou polyatomique. Lacune électronique. Géométrie des entités. Électronégativité des atomes, évolution dans le tableau périodique. Polarisation d’une liaison covalente, polarité d’une entité moléculaire.Savoir-faireÉtablir le schéma de Lewis de molécules et d’ions mono ou polyatomiques, à partir du tableau périodique : O 2 , H 2 ,N 2 , H 2 O, CO 2 , NH 3 , CH 4 , HCl, H ? , H 3 O ? , Na ? , NH ? 4 , Cl ? , OH ? , O 2 - . Interpréter la géométrie d’une entité à partir de son schéma de Lewis. Utiliser des modèles moléculaires ou des logiciels de représentation moléculaire pour visualiser la géométrie d’une entité. Déterminer le caractère polaire d’une liaison à partir de la donnée de l’électronégativité des atomes. Déterminer le caractère polaire ou apolaire d’une entité moléculaire à partir de sa géométrie et de la polarité de ses liaisons.
B) De la structure des entités à la cohésion et à la solubilité/miscibilité d’espèces chimiques
Savoirs :Cohésion dans un solide. Modélisation par des interactions entre ions, entre entités polaires, entre entités apolaires et/ou par pont hydrogène. Dissolution des solides ioniques dans l’eau. Équation de réaction de dissolution. Extraction par un solvant. Solubilité dans un solvant. Miscibilité de deux liquides.Savoir-faireExpliquer la cohésion au sein de composés solides ioniques et moléculaires par l’analyse des interactions entre entités. Expliquer la capacité de l’eau à dissocier une espèce ionique et à solvater les ions. Modéliser, au niveau macroscopique, la dissolution d’un composé ionique dans l’eau par une équation de réaction, en utilisant les notations (s) et (aq). Calculer la concentration des ions dans la solution obtenue. Expliquer ou prévoir la solubilité d’une espèce chimique dans un solvant par l’analyse des interactions entre les entités. Comparer la solubilité d’une espèce solide dans différents solvants (purs ou en mélange). Interpréter un protocole d’extraction liquide-liquide à partir des valeurs de solubilités de l’espèce chimique dans les deux solvants. Choisir un solvant et mettre en œuvre un protocole d’extraction liquide-liquide d’un soluté moléculaire.
Savoirs :Hydrophilie/lipophilie/amphiphilie d’une espèce chimique organique.Savoir-faireExpliquer le caractère amphiphile et les propriétés lavantes d’un savon à partir de la formule semidéveloppée de ses entités. Citer des applications usuelles de tensioactifs. Illustrer les propriétés des savons.