Plantyn Essentia

ANNÉE5e JACQUES BUSCHEN FRÉDÉRIC STÉPHANEHERREGODTSVANDEVUER CHIMIE MANUEL SCIENCES GÉNÉRALES

Rends-toiACTIVEPLKTEMJ3T39E8EUYUTONCODEsur

Tu as désormais accès au contenu numérique de ta collection ! Pourélèvetoi,!

Comment y accéder ? Intéressé(e) ? Commandez dès aujourd’hui votre Kit du prof ! Un abonnement annuel 100% numérique vous permet un accès illimité à tout le matériel listé ci-dessus, à l’école et à domicile, sur pc/mac, tablette, etc. via www.scoodle.be Plantyn vous facilite la vie ! Cette collection contient du contenu spécialement dédié aux enseignants, pour vous aider au quotidien.

■ Les corrigés des activités et des évaluations formatives ■ Des évaluations certificatives ■ Des vidéos ■ Une version numérique du manuel à utiliser sur TBI ou avec un simple projecteur

www.scoodle.be/activation et suis les instructions. C’EST PARTI !

Vous pouvez y gérer vos classes, vos leçons, votre horaire, votre agenda et cela gratuitement. Rejoignez nos milliers d’utilisateurs Scoodle et créez-vous un compte ! C’est simplissime ! Comment commander ? 0800www.plantyn.com99084-service@plantyn.com Ce livre te donne un accès gratuit au contenu numérique de la collection durant 5 ans ! Profites-en ! L’accès se fait en 3 étapes : CODE :

■ Les activités et les évaluations formatives sous forme de cahier à complèter.

■ Les réponses aux situations-problèmes de départ Pour enseignantvous, ! NUMÉRIQUE MANUEL Scoodle ! Scoodle c’est la porte d’entrée pour tout le contenu lié à votre collection mais ça ne s’arrête pas là. Scoodle, c’est LA plateforme qui facilite la vie des enseignants.

■ Des fiches de préparation : planification annuelle, références aux prescrits (référentiel de compétences et programmes), conseils méthodologiques, prolongements, etc.

Le manuel est en prêt du livre ? Nous y avons pensé : pendant 5 ans, la validité du code sera renouvelée automatiquement afin que vos élèves puissent profiter des manuels numériques, d’année en année.

ESSENTIA 5 e  ANNÉE Sciences générales MANUEL DE CHIMIE Jacques Buschen • Frédéric Herregodts • Stéphane Vandevuer 5 e

Parc de Boulevardl'Alliance,deFrance 7 - bât. C, 1420 Braine-l'Alleud T 0800 99 www.plantyn.comservice@plantyn.com084

Cet ouvrage a été imprimé sur du papier d’origine responsable.

supplémentaire,

Les Editions Plantyn remercient le Centre Scolaire Notre Dame de la Sagesse de Ganshoren pour l'utilisation du laboratoire de chimie.

. KIT

Lay-out et mise en page de couverture : Julie Catherine Mise en page intérieure : Ingrid Hulsmans Illustrations : Sébastien David Copyright des photos : Exercices Modules 11 : Source des questions 4 et 5 : www.ares-ac.be (consulté le 05/01/19). 008melisa, 2016 by marog-pixcells, 5PH, aapsky, ackie2k, Africa-Studio, Agence DER, aiconsmith, AJ, ake1150, ALDECAstudio, Aleksandr-Bryliaev, Alexander, Alexander Limbach, Alexandr Mitiuc, ALEXMAR, algre, anastasiyaand, andersphoto, Andy-Schmitz_ wikipedia, Anita-van-den-Broek, Anna-Furman, Anticiclo, Antonio Gravante Photographer - www.studio-fotograv.com, Anyka, aquaportail, arepa1, Arthur-Jan-Fijałkowski_wikipedia, atome-1, azure, Balint-Radu, BALRedaan, bambambu, barbajones, bee boys, Bernd Rehorst, B-Goods, bilderzwerg, Billion-Photos, bit24, BLACKWHITEPAILYN, bloodua/123RF, blumer1979, breakstock, brgfx, brk, brunocoelho, Burger_wikipedia, by-studio, CARLOS CLARIVAN/SCIENCE PHOTO LIBRARY, Chadchawan-thongsiri, chat9780, Chokniti-Khongchum, cjhobo, Clairewiwi_wikipedia, Claude Calcagno, CLAUS LUNAU/SCIENCE PHOTO LIBRARY, Colibri, Coprid, Creative-Mood, Criniger-kolio, david hughes, dederer, denio109, Designua, devenorr, Dmitri-Ma, Dmitry Guzhanin, Dmitry Vereshchagin, Double-Brain, Dr Ajay Kumar Singh, eldarnurkovic, Emily-frost, esoxx, ET1972, EvrenKalinbacak, extender_01, fabrice rousselot, Fedor-Lashkov, Fouad-A.-Saad, freshidea, fridge, full image, funny face, futura-sciences, Garsya, ggw, givaga, goir, goldpix, Gorodenkoff Productions OU, Gts, Harbor1_wikipedia, homydesign, Ian-2010, ibreakstock, Igor-Petrushenko, IgorVi tomirov, ilmarinfoto, imagineilona, Irina-Kozorog, Ivan Proskuryakov, ivofet, ixpert, IZOLIZM, jeep2499, Jelle van der Wolf, Jérôme Rommé, Jiri-Vaclavek, JPC-PROD, jsco, Judith Flacke, 2016. All rights reserved., K.-Shimada_wikipedia, kalcutta, Kaleb-Kroetsch, Kara, Kateryna_Kon, khuruzero, KimTieng-Tow, kkssr, Kletr, Kodda, koh-lanta, Koldunov, Kompass, LANTERIA, lardbucket.org, Laure F, laurent dambies, LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY/ SCIENCE PHOTO LIBRARY, leks-p, Leonid-Ikan, L'express, Living Tree Designs, logo3in1, logos2012, LoopAll, losonsky, luminance-studio, magicmine, magnetix, Maksim, Manfred-Ruckszio, Maria-Schmitt, mariesacha, Marinka Alisen, mark-huls, masik0553, mat, Max Topchii, Maxim_Kazmin, Maxim-Bilovitskiy_wikipe dia, Merkushev-Vasiliy, Michal-Ziemski, midorinoshima, Mikael-Haggstrom_wikipedia, mikumistock, mironov, molekuul_be, mom piou, monchauffage-bois, moreimages, MPanchenko, Murat Subatli, muuraa, Myst, Nalaphotos, alinratphi, NASA-images, natros, ndwarraich, New Africa, NickEyes, Nigel Monckton, Nightman1965, nito, nouvelobs, Nychytalyuk, Oil-and-Gas-Photographer, Oleksiy-Mark, ollaweila, Orange-Deer-studio, Orange-Deer-studio, page-frederique, PANUPONG ROOPYAI, Pat Lalli, Pat_Hasting, Paul-Wootton_Science-Photo-Librar, Pavel-Klimenko, pavelkubarkov, pbombaert@skynet.be, pelfophoto, peterschreiber.media, petrroudny, phive2015, phonlamaiphoto, photo5963, pioneer111, pixarno, Piyaset, potowizard, Rabbitmindphoto, randoequipe ment, Rawpixel Ltd., RazvanPhotography 2004-2005, rcfotostock, REDPIXEL.PL, Robert Kneschke, Robert-Przybysz, Roman Sigaev, Ronstik, RTimages.com, rui-vale-sousa, saschanti17, Sashkin, Schlierner, SCIENCE PHOTO LIBRARY, Sergey Yarochkin, Serghei Pla tonov, Sergio-Ponomarev, Shaiith, Shane Maritch Photography, Sheila-Fitzgerald, Simon Dannhauer, sixleloo, Soleil-Nordic, sripfo to, Stagg Photography, Stephen Barnes. All rights reserved., Stock-Asso, stockcreations, StudioByTheSe, svet110, svetamart, Swapan, takoburito, tatoute_Phrood, telmanbagirov, Tenica-Florin, Thomas Sellner, truengtra, Tuksaporn-Rattanamuk, tussik, Tyler Boyes, udaix, Vahine, VALENTYN VOLKOV, vchalup, VectorMine, viking75, ViktorKolodko, Vitaly-Zorkin, vitcho, vkuslandia, Vladeep, VladisChern, W.-Oelen_wikipedia, Welf-Aaron, wikipedia, www-dietetiquesportive-com, YAKOBCHUK-VASYL, yelantsevv, yotin-pakthongchai, Yuriy Pankratov, source Exercices 4 et 5, Modules 11 : www.ares-ac.be (consulté le 05/01/19), Ziablik, Martin Högbom, The Royal Swedish Academy of Sciences, BELGA/AFP - Yoshikazu TSUNO. © Plantyn sa, Braine-l'Alleud, Belgique Tous droits réservés. Mises à part les exceptions formelles prévues par la loi, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite, stockée dans une base de données ou retransmise publiquement, sous quelque forme ou de quelque manière que ce soit, sans l’autorisation écrite préalable de l’éditeur. Le photocopillage menace l’avenir du livre ! L’éditeur s’est efforcé d’identifier tous les détenteurs de droits. Si malgré cela, quelqu’un estime entrer en ligne de compte en tant qu’ayant droit, il est invité à s’adresser à l’éditeur. Conformément à la circulaire n°2475 émise le 25/09/2008, qui encourage les professeurs à enseigner prioritairement les graphies rénovées, les éditions Plantyn ont décidé d'appliquer la nouvelle orthographe dans leurs publications. ISBN 978-2-8010-5714-8 ESTI5CGL/001-00 D2019/0120/157 La collection Essentia est enrichie d’un Kit du prof.

Les auteurs remercient toutes les personnes, famille, collègues, élèves... qui ont contribué à la réalisation de cet ouvrage. Merci également à tous ceux qui, par leurs relectures et leurs conseils, ont permis à ce manuel de voir le jour.

Le Kit du prof est un site internet protégé destiné à l’enseignant et reprenant une multitude d’outils et d’aides liés à la méthode : corrigé, méthodologie, matériel planification, évaluations et manuels numériques DU PROF

SCIENCES GÉNÉRALESTABLEINTRODUCTIONDESMATIÈRES PRÉSENTATION 11 UAA5 : LES LIAISONS CHIMIQUES 15 MODULE 1 STRUCTURE ÉLECTRONIQUE DE L'ATOME 17 Introduction 18 Situation-problème 1 18 Situation-problème 2 18 1. Rappels 19 DOC 1 Élément chimique et configuration électronique 19 ACTIVITÉ 1 22 2. Spectroscopie atomique 22 DOC 2 Émission de lumière par les sels chauffés 22 DOC 3 Spectre de la lumière solaire 23 DOC 4 Spectroscopie atomique 24 DOC 5 Modèle de Bohr et transition électronique 25 ACTIVITÉ 2 26 3. Schéma et représentation de Lewis 26 DOC 6 Représentation de la couche de valence selon Lewis 26 ACTIVITÉ 3 27 Synthèse 28 Exercices 30 Pour en savoir plus 30 3

Essentia est une collection de manuels de sciences ayant pour objectif de rendre l’élève ACTEUR de son apprentissage Les ouvrages de la collection Essentia 3e degré ont été développés en concordance avec les nouveaux référentiels de compétences terminales et savoirs requis Vous avez entre les mains le manuel de CHIMIE destiné aux élèves de 5e année, sciences générales Afin de garantir la cohérence et la progression des apprentissages, cet ouvrage, tout comme le référentiel de compétences, est découpé en unités d’acquis d’apprentissage (UAA), c’est-à-dire, en « un ensemble cohérent d’acquis d’apprentissage susceptible d’être évalué ». Chaque UAA vise la mise en place d’une ou de plusieurs compétences disciplinaires et est subdivisé en modules BIENVENUE 5e ANNÉE –

DANS VOTRE ESSENTIA CHIMIE

MODULE 2 LIAISONS CHIMIQUES 31 Introduction 32 Situation-problème 1 32 Situation-problème 2 32 1. Les liaisons covalentes et ioniques 33 DOC 7 La molécule de dihydrogène 33 DOC 8 La molécule de diazote 34 DOC 9 La molécule de chlorure d'hydrogène 34 DOC 10 Le cristal de chlorure de sodium 36 DOC 11 Liaisons covalentes ou ioniques 37 ACTIVITÉ 4 38 2. Les limites du modèle de Lewis 38 DOC 12 Valence d'un élément chimique 38 DOC 13 La molécule de dioxyde de soufre 39 ACTIVITÉ 5 40 3. La liaison métallique 40 DOC 14 Les solides métalliques 40 ACTIVITÉ 6 40 Synthèse 41 Exercices 44 Pour en savoir plus 44 MODULE 3 CONFIGURATION SPATIALE DES ESPÈCES CHIMIQUES 45 Introduction 46 Situation-problème 1 46 Situation-problème 2 47 1. Configuration spatiale des molécules 47 DOC 15 Convention de représentation spatiale des liaisons covalentes 47 DOC 16 Forme des molécules 48 ACTIVITÉ 7 48 DOC 17 Configuration spatiale des molécules ABX 49 ACTIVITÉ 8 51 2. Les solides cristallins et leurs propriétés 51 DOC 18 Classification et étude des solides cristallins 51 ACTIVITÉ 9 54 Synthèse 55 Exercices 58 Pour en savoir plus 58 MODULE 4 L'EAU ET SES PROPRIÉTÉS 59 Introduction 60 Situation-problème 1 60 Situation-problème 2 60 1. L'eau, molécule polaire 61 DOC 19 L'eau, molécule polaire 61 DOC 20 Molécules polaires et apolaires 61 ACTIVITÉ 10 63 2. Liaison hydrogène 63 DOC 21 Températures de fusion et d'ébullition de l'eau 63 ACTIVITÉ 11 63 DOC 22 Liaison hydrogène dans l'eau 64 DOC 23 Structure de l'eau dans la glace 65 ACTIVITÉ 12 65 4

3. Solubilité 66 DOC 24 Solubilité du diiode et du permanganate de potassium 66 DOC 25 Tableau de solubilité dans l'eau de quelques composés chimiques 66 DOC 26 Solubilité des sels dans les solvants polaires 67 ACTIVITÉ 13 67 Synthèse 68 Exercices 69 Pour en savoir plus 70 UAA6 : CARACTÉRISER UN PHÉNOMÈNE CHIMIQUE 71 MODULE 5 CHALEUR ET TEMPÉRATURE 73 Introduction 74 Situation-problème 1 74 Situation-problème 2 74 1. Rappels 75 DOC 27 Les conversions de grandeurs 75 DOC 28 Loi de Lavoisier 76 ACTIVITÉ 14 77 2. Notions de chaleur et de température 77 DOC 29 La température et sa mesure 77 DOC 30 Notion de chaleur 79 ACTIVITÉ 15 80 3. Chaleur massique et chaleur molaire 81 DOC 31 Capacité calorifique 81 DOC 32 Chaleur massique 81 DOC 33 Chaleur molaire 82 ACTIVITÉ 16 83 4. Lien entre chaleur et température 84 DOC 34 Relation entre Q et ΔT 84 DOC 35 Transfert de chaleur 84 ACTIVITÉ 17 85 Synthèse 86 Exercices 88 Pour en savoir plus 90 MODULE 6 CARACTÉRISER L'EFFET THERMIQUE D'UN PHÉNOMÈNE CHIMIQUE 91 Introduction 92 Situation-problème 1 92 Situation-problème 2 93 1. Réactions exothermiques, endothermiques et athermiques 93 DOC 36 Mise en évidence des effets thermiques d'une réaction chimique 93 DOC 37 Catégories de réaction chimique 93 ACTIVITÉ 18 95 2. Enthalpie et variation d'enthalpie 95 DOC 38 Enthalpie 95 DOC 39 Variation d'enthalpie au cours d'une réaction chimique 97 ACTIVITÉ 19 97 3. Réactions accompagnées d'un effet thermique 98 DOC 40 Réaction de vaporisation 98 ACTIVITÉ 20 99 DOC 41 Réaction de combustion 99 ACTIVITÉ 21 101 Synthèse 102 5

Exercices 104 Pour en savoir plus 105 MODULE 7 CALORIMÉTRIE ET POUVOIR CALORIFIQUE 107 Introduction 108 Situation-problème 1 108 Situation-problème 2 108 1. Calorimétrie 109 DOC 42 Lien entre ΔT et Q 109 DOC 43 Lien entre Q et ΔH 110 ACTIVITÉ 22 110 2. Pouvoir calorifique 111 DOC 44 Mesure d'une enthalpie de combustion 111 ACTIVITÉ 23 112 DOC 45 Rendement énergétique des combustibles 112 ACTIVITÉ 24 113 Synthèse 114 Exercices 115 Pour en savoir plus 116 MODULE 8 VITESSE D'UNE RÉACTION CHIMIQUE 117 Introduction 118 Situation-problème 1 118 Situation-problème 2 119 1. Catégories de réaction chimique 119 DOC 46 Classement selon la vitesse de réaction 119 ACTIVITÉ 25 120 DOC 47 Vitesse des réactions de combustion 120 ACTIVITÉ 26 122 2. Facteurs influençant la vitesse de réaction 123 DOC 48 Mise en évidence des facteurs cinétiques 123 ACTIVITÉ 27 124 DOC 49 Rôle d'un catalyseur 124 DOC 50 Décomposition catalytique de l'eau oxygénée 126 ACTIVITÉ 28 126 3. Une réaction chimique selon ses aspects thermodynamique et cinétique 127 DOC 51 Collisions entre réactifs 127 ACTIVITÉ 29 127 DOC 52 Chemin réactionnel 128 ACTIVITÉ 30 129 Synthèse 130 Exercices 131 Pour en savoir plus 133 UAA7 : LES ÉQUILIBRES CHIMIQUES 135 MODULE 9 RÉACTIONS COMPLÈTES ET LIMITÉES À UN ÉQUILIBRE 137 Introduction 138 Situation-problème 1 138 Situation-problème 2 138 1. Réactions complètes et incomplètes 139 DOC 53 Types de réactions 139 ACTIVITÉ 31 140 DOC 54 Vérification expérimentale du type de réaction 141 6

ACTIVITÉ 32 141 2. Dynamique d'un équilibre chimique 142 DOC 55 L'équilibre dynamique - Hypothèses et observations 142 DOC 56 L'équilibre dynamique - Graphiques et conclusions 143 ACTIVITÉ 33 144 3. Spontanéité et prévision de l'équilibre 144 DOC 57 Premier facteur de spontanéité - Aspect énergétique 144 ACTIVITÉ 34 145 DOC 58 Second facteur de spontanéité - Notion de désordre 146 ACTIVITÉ 35 146 DOC 59 Estimation de la spontanéité et du type de réaction 146 ACTIVITÉ 36 147 Synthèse 148 Exercices 149 Pour en savoir plus 151 MODULE 10 ASPECTS QUANTITATIFS DES ÉQUILIBRES CHIMIQUES 153 Introduction 154 Situation-problème 1 154 Situation-problème 2 154 1. À la recherche d'une loi décrivant l'équilibre 155 DOC 60 Équilibre de décomposition du chlorure de sulfuryle 155 DOC 61 D écomposition du tétraoxyde de diazote 156 ACTIVITÉ 37 156 DOC 62 Loi d'action des masses 156 DOC 63 Une constante…constante ! 157 ACTIVITÉ 38 157 2. Exploiter la valeur de la constante d'équilibre 158 DOC 64 Signification de la valeur de KC 158 DOC 65 Influence des solides 159 ACTIVITÉ 39 159 ACTIVITÉ 40 159 3. Calculs liés à la constante d'équilibre 160 DOC 66 Calcul de la valeur d'une constante d'équilibre 160 DOC 67 Calcul de valeurs de concentration 162 ACTIVITÉ 41 164 ACTIVITÉ 42 164 4. Équilibres en phase gazeuse 165 DOC 68 Rappels concernant les gaz 165 DOC 69 Constante d'équilibre en phase gazeuse 165 ACTIVITÉ 43 166 Synthèse 167 Exercices 169 Pour en savoir plus 171 MODULE 11 LES DÉPLACEMENTS D'ÉQUILIBRE 173 Introduction 174 Situation-problème 1 174 Situation-problème 2 174 1. Présentation générale 175 DOC 70 Principe de modération et quotient réactionnel 175 2. Effets de concentration 176 DOC 71 Les couleurs de l'ion cuivrique 176 ACTIVITÉ 44 177 7

DOC 72 Évolution des concentrations et équilibres 177 ACTIVITÉ 45 178 ACTIVITÉ 46 178 3. Effets de température 179 DOC 73 Énergie dans les réactions à l'équilibre 179 ACTIVITÉ 47 179 DOC 74 Perturbations liées à une modification de température 180 ACTIVITÉ 48 181 ACTIVITÉ 49 181 ACTIVITÉ 50 181 4. Effets de pression 182 DOC 75 Pschiiiit 182 DOC 76 Pression et gaz 183 ACTIVITÉ 51 184 ACTIVITÉ 52 184 ACTIVITÉ 53 184 5. Principe de Le Chatelier 185 DOC 77 Loi générale de modération 185 ACTIVITÉ 54 186 Synthèse 187 Exercices 188 Pour en savoir plus 190 UAA8 : LA MOLÉCULE EN CHIMIE ORGANIQUE 191 MODULE 12 INTRODUCTION À LA CHIMIE ORGANIQUE 193 Introduction 194 Situation-problème 1 194 Situation-problème 2 194 DOC 78 Des molécules variées 195 ACTIVITÉ 55 196 DOC 79 Des notations adaptées 196 ACTIVITÉ 56 197 DOC 80 Des motifs spécifiques dans les molécules organiques 197 ACTIVITÉ 57 198 DOC 81 Des indices 199 ACTIVITÉ 58 199 DOC 82 Pyrolyse d'un composé organique 200 DOC 83 Des molécules naturelles et synthétiques 200 ACTIVITÉ 59 201 DOC 84 Les isomères 202 ACTIVITÉ 60 202 Synthèse 203 Exercices 205 Pour en savoir plus 207 MODULE 13 LES ALCANES 209 Introduction 210 Situation-problème 1 210 Situation-problème 2 211 1. Nomenclature des alcanes 211 DOC 85 Construction des alcanes linéaires 211 DOC 86 Nomenclature des alcanes linéaires 211 ACTIVITÉ 61 212 8

9 DOC 87 Découverte des isomères de structure 212 DOC 88 Nomenclature des alcanes ramifiés 212 ACTIVITÉ 62 214 2. Propriétés physiques des alcanes 215 DOC 89 Températures de fusion et d'ébullition 215 ACTIVITÉ 63 215 DOC 90 Solubilité 216 ACTIVITÉ 64 216 3. Obtention des alcanes 216 DOC 91 Extraction du pétrole 216 DOC 92 Distillation du pétrole 217 DOC 93 Désulfuration et craquage catalytique 218 ACTIVITÉ 65 218 Synthèse 219 Exercices 221 Pour en savoir plus 222 MODULE 14 COMBUSTION DES ALCANES 223 Introduction 224 Situation-problème 1 224 Situation-problème 2 224 1. Combustion des alcanes 225 DOC 94 Réaction de combustion complète 225 DOC 95 Quantité de CO2 produite 225 ACTIVITÉ 66 226 DOC 96 Réaction de combustion incomplète 226 DOC 97 Réaction de combustion grandement incomplète 227 ACTIVITÉ 67 227 2. Enthalpie libérée dans une combustion complète 228 DOC 98 Combustion exothermique 228 DOC 99 Production de CO2 (comparaison entre combustibles) 228 ACTIVITÉ 68 228 DOC 100 Loi de Hess 229 ACTIVITÉ 69 230 DOC 101 Enthalpie de formation et enthalpie de réaction 230 DOC 102 Enthalpie de dissociation et enthalpie de réaction 232 ACTIVITÉ 70 232 DOC 103 Consommation énergétique domestique 233 ACTIVITÉ 71 234 Synthèse 235 Exercices 236 Pour en savoir plus 237 MODULE 15 LES ALCOOLS ET LES ACIDES ORGANIQUES 239 Introduction 240 Situation-problème 1 240 Situation-problème 2 240 1. La fonction alcool 241 DOC 104 Éthanol et méthanol 241 DOC 105 Nomenclature des alcools simples 241 DOC 106 Table des masses molaires, des températures d'ébullition et des solubilités de quelques hydrocarbures et d'alcools linéaires 242 ACTIVITÉ 72 243 DOC 107 Quelques molécules possédant plusieurs fonctions alcool 243

ACTIVITÉ 73 245 2. La fonction acide carboxylique 245 DOC 108 Acide acétique et acide formique 245 DOC 109 Tableau des températures d'ébullition des acides carboxyliques linéaires 246 DOC 110 Les molécules d'acides gras 246 DOC 111 Les acides carboxyliques comme additifs alimentaires 247 ACTIVITÉ 74 248 Synthèse 249 Exercices 250 Pour en savoir plus 251 MODULE 16 ESTÉRIFICATION ET SAPONIFICATION 253 Introduction 254 Situation-problème 1 254 Situation-problème 2 254 1. Estérification 255 DOC 112 Formation des esters 255 DOC 113 Les esters dans la vie quotidienne 256 ACTIVITÉ 75 257 DOC 114 Synthèse d'un ester 258 ACTIVITÉ 76 259 2. Saponification 260 DOC 115 Les savons et leurs propriétés 260 DOC 116 Synthèse d'un savon 263 ACTIVITÉ 77 264 Synthèse 265 Exercices 267 Pour en savoir plus 268 LEXIQUE 269 ANNEXES 275 ANNEXE 1 Table de valeurs de constantes d'équilibre 276 ANNEXE 2 Tableau périodique 277 ANNEXE 3 Sécurité et logos du danger 278 ANNEXE 4 Chiffres significatifs et arrondis 280 10

• Enthalpie et ΔH. Sa oir-faire disciplinaire : Tracer un graphique ΔH = f(t). MODULE 8

L’eau, voilà bien une molécule qu on trouve partout sur Terre Et dans ses trois états physiques  la glace solide de la banquise arctique et des sommets enneigés l’eau liquide des rivières et des océans ou sous forme de microgouttelettes dans les nuages et l'eau sous forme de gaz, la vapeur d’eau présente dans l’air qu'elle caractérise par son taux d’humidité. Sous sa forme liquide, l’eau intervient dans de nombreuses réactions chimiques en particulier dans celles impliquées dans le métabolisme des êtres vivants Son importance en biologie est telle que les exobiologistes qui s’intéressent à la vie au-delà de notre planète, en font une condition indispensable à l’apparition et à ’évolution de la vie. L’action de l’eau sur les réactions chimiques ou biochimiques s’explique avant tout par les propriétés de solubilisation qu elle possède : le sel de cuisine soluble dans l'eau ou le calcaire qui se dépose dans les canalisations Dans ce module, nous montrerons que de nombreuses propriétés de l’eau découlent directement de sa con guration spatiale INTRODUCTION

VITESSE D’UNE RÉACTION CHIMIQUE 68

1. ORGANISATION DES MODULES

Quelques pictogrammes présents sur les étiquettes de nos vêtements

Au terme de ce module vous serez capables de maitriser les processus énumérés ci-dessous : 1. Classer des phénomènes de la vie courante, des applications industrielles des phénomènes biochimiques ou écologiques selon leur vitesse de éaction. 2. Comparer la cinétique de di érentes réactions de combustion (de lente à explosive). 3. Expliquer le rôle d'un catalysateur au travers de phénomènes de la vie courante. 4. Décrire les facteurs in uençant la vitesse d’une réaction. AT 5. Analyser une situation de la vie courante sous l’angle cinétique. C 6. Décrire un phénomène chimique en distinguant les aspects thermodynamique et cinétique. Pour y parvenir vous devrez mobiliser les ressources suivantes : Savoirs disciplinaires : • Facteurs in uençant la vitesse d’une éaction. RéacCatalyseurtionsexothermiques endothermiques

Chaque module reprend, sur la page de garde, les processus que l’élève sera capable de maitriser ainsi que les ressources qui seront mobilisées. Chaque module commence par une petite introduction qui présente le sujet qui va être abordé. Deux situations-problèmes de départ sont alors proposées aux élèves. Ces dernières sont en lien avec leurs centres d’intérêt. Elles permettent aux élèves de se poser des questions et de chercher les informations et les outils qui leur permettront de répondre à la problématique posée. Le fait d’en avoir deux permet, tant aux élèves qu’aux enseignants, d’avoir le choix. 5e

PRÉSENTATION D'ESSENTIA CHIMIE,

ANNÉE – SCIENCES GÉNÉRALES 11

Lorsque le symbole P est présent sur l’étiquette d’un vêtement, cela veut dire que ce dernier doit faire l'objet d'un nettoyage professionnel (symbolisé par le cercle) et à sec (symbolisé par la lettre P). Cette expression de nettoyage à sec est malencontreuse, car elle laisse supposer qu’aucun liquide n’est employé C’est faux… la lettre P signifie simplement qu on n’emploie pas d’eau lors du processus de lavage (à cause du risque de rétrécissement, etc.), mais du perchloroéthylène (C2Cl4). Savez-vous expliquer pourquoi un tel solvant peut enlever les taches de graisse alors que l'eau ne le peut pas ? Justifiez votre réponse. SITUATION-PROBLÈME 2 Échantillon de halite forme minérale naturelle du chlorure de sodium. Dépôts de calcaire. Nous avons vu dans le cours de physique que lorsqu on frott au moyen d’un chi on de laine ou de soie une latte en plastique ou un tube de verre ceux-ci se chargent d’électricité statique Ouvrons un robinet et laissons couler un mince let d’eau Approchons à présent la latte ou le tube de verre électrisé. Nous obser vons que le let d’eau est dévié vers l’objet électrisé Comment expliquer ce phénomène ?

SITUATION-PROBLÈME 1

MODTÉSPROPRIÉSESL’EAUET4

On s’intéresse ici uniquement à des molécules, pas à des ions ou à des métalliquessolides! DOC 16 Nous nous limiterons à étudier les molécules qui possèdent un atome central lié à un, deux, trois ou quatre atomes. Ces molécules sont notées de façon générique AB où A représente l'atome central et x le nombre d'atomes B périphériques. On a donc les formules AB (dans ce cas, il n’y a pas vraiment d’atome central), AB AB ou AB Les atomes B peuvent aussi bien être des éléments chimiques différents qu’identiques à A. Trouver la configuration spatiale d'une molécule AB consiste à disposer dans l'espace les x atomes B présents autour de l'atome A. Pour prévoir la forme d'une molécule, il faut donc partir de son modèle de Lewis, qui dictera le nombre de liaisons à réaliser. Matériel : Par molécule à modéliser - une boule de plasticine d’une couleur (A) - quatre boules de plasticine d’une autre couleur (B) - quatre cure-dents - rapporteur Mode opératoire : On commence toujours par représenter le modèle de Lewis de la molécule étudiée. On utilise ensuite les boules de plasticine pour représenter les atomes et les cure-dents pour les doublets électroniques. Ceux-ci peuvent être liants, quand ils lient les atomes B à A, ou non liants., dans le cas contraire. La construction commence par une boule A au centre, sur laquelle on place le nombre de cure-dents déterminé par le modèle de Lewis. On fixe ensuite les boules B en nombre approprié. Une fois chaque modèle achevé, on intègre les informations suivantes dans un tableau : la formule de la molécule sa notation générique (ABx sa représentation spatiale sur papier (en tenant compte des conventions données dans le DOC 15 l’angle attendu ou mesuré entre les différentes liaisons ; un nom qui décrirait la géométrie que forment les atomes de la molécule.

12

MODCHIMIQUESESPÈCESDESSPATIALECONFIGURATION3

FORME DES MOLÉCULES LABO ÉLÈVE Molécule vue par un artiste… mais qu’en est-il en réalité ?

Des laboratoires sont régulièrement proposés. Selon le pictogramme associé, on peut directement voir si ce laboratoire doit être réalisé par l'élève ou par l'enseignant

MOD18612INTRODUCTIONÀLACHIMIEORGANIQUE

Le carbone possède une valence IV et a tendance à former des liaisons covalentes avec la plupart des autres atomes y compris lui-même. Ceci permet de former un très grand nombre de molécules di é entes avec un nombre restreint d’éléments (C, H, O N principalement). Les notations développées et semi-développées illustrent cette situation  dans de nombreux cas la formule moléculaire ne su t pas à décrire de façon univoque une seule molécule. On le voit par exemple avec C H O qui peut désigner 3 molécules di érentes Ces molécules ayant des propriétés (températures de fusion et d’ébullition, réactivité…) di é entes il importe de les distinguer par leur nom et par leur formule On parle ainsi d’isomères pour désigner des molécules de structures di érentes mais qui ont la même formule brute. On peut encore distinguer d’une part, les isomères de fonction quand deux molécules de même formule brute ont des onctions di é entes comme les molécules A (alcool) et C (éther), et, d’autre part, les isomères position quand deux molécules de même formule brute et de mêmes onctions di èrent par la position occupée par ces fonctions comme les molécules A (la fonction alcool est portée par le 1er carbone (en partant de la droite)) et B (la fonction alcool est portée par le 2 carbone). parle également par ois d’isomères de structure pour les désigner LES ISOMÈRES DOC 84 VOUS AVEZ DÉSORMAIS EN MAIN TOUS LES OUTILS POUR RÉSOUDRE LES SITUATIONSPROBLÈMES DE DÉPART 1. Existe-t-il d’autres isomères pour le C H O ? 2. Dans le DOC 78 les molécules suivantes sont-elles isomères l’une de l’autre, et si oui de quel type : A et G ? B et S ? 3. Proposez un isomère de position de la molécule G du DOC 78 4. La formule brute C4H10O correspond à plusieurs isomères En se limitant aux alcools quelles sont les structures possibles ? Précisez celles qui sont linéaires et celles qui sont rami ées ACTIVITÉ 60 DOC 78, 80 ET 84 Attention, une formule se lit dans tous les sens.etAinsi sont bien deux molécules identiques Ce ne sont pas des isomères A. propan-1-ol H3C CH2 CH2 OH B. propan-2-ol H3C CH3 OHCH C. méthoxyéthaneCH2CH2 OH H3C CH2 CH2 CH3 HO Des activités progressives, en lien avec les documents, sont ensuite proposées. Une fois l’ensemble des activités réalisées, l’élève est désormais capable de résoudre les situations-problèmes proposées en début de module.

Ces documents sont riches, complets et variés (articles, schémas, organigrammes, graphiques, photos…). Les documents sont également régulièrement enrichis de codes QR. Ces derniers donnent accès, via une application, à des vidéos ou des documents proposant des informations complémentaires sur le sujet ou explicitant un point de matière de façon plus visuelle.

Grâce aux multiples documents proposés, l’élève va progressivement découvrir la matière.

Comment accéder aux codes QR ?

1. Téléchargez, sur votre smartphone ou votre tablette, une application qui lit les codes QR. 2. Ouvrez l’application et scannez le code QR.

3. Vous accédez alors directement à la vidéo ou au document proposé. Pour ceux qui ne disposent pas d’une tablette ou d’un smartphone, ces vidéos sont également présentes dans les livres numériques. 54

2δHydrogèneLiaisons solubilité croissante peu soluble très soluble composésapolairescovalents composéspolairescovalents O

MODPROPRIÉTÉSSESETL’EAU4 Le double brin d'ADN Ce sont les liaisons hydrogène qui stabilisent les deux brins complémentaires de l'ADN. Pour mémoire, c'est la séquence des bases adénine (A), cytosine (C), guanine (G) et thymine (T) qui est à la base de l'information Lagénétique.complémentarité est assurée par la formation de deux liaisons hydrogène entre A et T et de trois liaisons hydrogène C et G Les écrans des smartphones vont se réparer tout seuls Pourquoi peut-on rêver et espérer que nos écrans tactiles puissent se réparer tout seuls ? Cela tient à la nature des liaisons : liaisons covalentes, mais aussi liaisons hydrogène « Les chimistes californiens ont ainsi travaillé sur une forme de liaison non covalente. Leur matériau est composé de sel et d’un polymère très étirable : il est extensible jusqu’à 50 fois sa taille initiale Mais, après avoir été brisé, il se reforme pour reprendre son aspect d’origine en à peine un jour. » POUR EN SAVOIR PLUS N N N N H N H O CH O N H N N N N H N H N H O H O T G C Liaisons hydrogène entre A et T et entre C et G. A Nos écrans tactiles. N H NN 77

1. Reprenez la con guration spatiale des molécules construites à l'exercice 1 du module précédent et indiquez à présent si elles sont polaires ou apolaires A T C 2. Indiquez si les molécules suivantes sont polaires ou apolaires a. CH3C b. CHC 3 c. CC 4 3. Considérons la molécule d’ammoniac (NH ) et la molécule de phosphine (PH ). Ces deux molécules gazeuses (à température ambiante) ont la même con guration spatiale de pyramide à base triangulaire (AB ). a. Expliquez pourquoi les températures de fusion, respectivement de - 133 °C pour le PH3 et de 78 °C pour le NH sont si di érentes b. À 20 °C, la solubilité dans l’eau de NH est de 540 g/L et celle de PH de 0,4 g/L. Expliquez cette di érence de compor tement. A T C 4. À partir d'un graphique expliquez le comportement de la série suivante de températures d’ébullition. Composé chimique Température d'ébullition Θ (°C CH4 164 SiH 112 GeH - 88 SnH4 52 A T C 5. Écrivez la réaction de dissociation dans l'eau des sels suivants a. Na SO4 b. Pb(NO3)2 c. AlBr3 EXERCICES L’ammoniaque est une solution aqueuse d’ammoniac, parfois utilisée comme produit d’entretien dégraissant. L’étape suivante est la mémorisation. Des synthèses sous différentes formes (textuelles ou visuelles) sont alors proposées à l’élève. Elles reprennent les points de matières devant être compris et maitrisés.

13 7676 INNÉERÉPONSELA

2δ-2δ-

La présence d'une étoile indique un plus grand niveau de complexité. Parce que les sciences évoluent, parce que la chimie fait partie de notre quotidien, et parce que la curiosité est la base de la démarche scientifique, un contenu supplémentaire « Pour en savoir plus » est également proposé.

SYNTHÈSE I. L'eau, molécule polaire Toutes les molécules du type AB dont les liaisons covalentes sont pures sont nécessairement apolaires. Dans le cas contraire, à partir de la forme de la molécule et des charges partielles résultant de la polarisation des liaisons covalentes, on identifie le point d'application de la résultante des charges positives et celui des charges Sinégatives.lesdeux pôles coïncident, la molécule est apolaire Si les deux pôles sont distincts, la molécule constitue un dipôle électrique et est polaire La molécule d’eau entre dans cette dernière catégorie, car le pôle négatif est situé sur l’atome d’oxygène et le pôle positif est situé à mi-distance entre les deux atomes d’hydrogène.

II. Liaison hydrogène La liaison hydrogène ou le pont hydrogène a comme origine la forte polarisation de la liaison O-H à l’intérieur de la molécule H2O. À condition que deux molécules d’eau soient orientées dans la bonne position, un atome H d’une molécule d’eau subit une force d'attraction coulombienne avec un des doublets non liants de l’atome O2δ d’une autre molécule. Cette interaction est particulièrement forte : elle peut impliquer la formation de plusieurs liaisons hydrogène par molécule d'eau. Cela explique que l’eau a des températures de fusion et d’ébullition anormalement élevées pour une molécule de petite masse. Une interaction de type liaison hydrogène est possible pour les molécules constituées d’au moins une liaison O-H, N-H et/ou F-H. III. Solubilité Solubilité des composés chimiques dans l'eau : Les sels ioniques se dissocient : ce sont des électrolytes Ils voient leur structure cristalline se désagréger sous l’action des molécules d’eau polaires. Les ions sont extraits de la structure du cristal : c'est le phénomène de dissociation ionique Les ions libérés sont ensuite entourés d’une couche de solvant : c'est le phénomène de solvatation ou plus précisément d'hydratation quand le solvant est de l’eau. Représentation des liaisons hydrogène entre molécules d'eau. o o o oo o o H H H H H H HH H H H H 2δδ+ δ+ δ+δ+δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+δ+ δ+ δ+ 2δ-2δ2δN2 Cl2 CH4 CC 4 CO2 HC HBr, H S... composés ioniques Ca(OH)2 BaF NaC KBr 78

MODAGRESSEURTOUTCONTREDÉFENSEDELIGNEPREMIÈRE4L’EAUETSESPROPRIÉTÉS

4MODTÉSPROPRIÉSESL’EAUET

Après la mémorisation, viennent les exercices. Ces derniers sont structurés selon le type de processus utilisé : appliquer, transférer ou bien connaitre.

deux atomes de même électronégativité covalence polarisée liaison covalente éalisée entre deux atomes d’électronégativité di é ente. Elle génère des charges partielles positive et négative 280 ANNEXES Réaction Température (°C)K 2 H + O 2 H O 25 3.10 CO + 2 H 1 CH OH 227 14,5 CaO + CO 11 CaCO 25 5.10 927 1 C(s + H O(g 11 CO(g + H2 (g 25 2.10-2 827 10 C + CO (g 11 2 CO(g 927 0,60 H (g + (g 11 2 HI(g 445 50 N2 (g + O (g 11 2 NO(g 2027 2.10-3 N O (g 11 2 NO (g 25 5.10 N (g + 3 H (g 11 2 NH (g 300 117 500 6,1 600 0,14 PC (g 11 PC (g + C (g 250 4.10 2 SO (g O (g 11 2 SO (g 727 3.10 2 H S(g 11 2 H (g S (g 727 1.10 Hb O 11 HbO 37 0,9 Hb CO 11 HbCO 37 225 Hb ésente élément chimique, mais est abréviation la molécule d’hémoglobine. P ailleurs cette molécule peut er molécules de O avec pour chacune un di ér TABLE DE VALEURS DE CONSTANTES D’ÉQUILIBRE ANNEXE 1L'élève retrouvera, en fin d'ouvrage, un lexique reprenant les mots importants. Mais il ne s’agit là que de la partie émergée de l’iceberg… Essentia propose également une multitude d’outils numériques pour rendre le cours plus interactif et simplifier la vie de l'élève et de l'enseignant. BONNE DÉCOUVERTE ! OUTILSPOURNUMÉRIQUESL’ÉLÈVE OUTILS NUMÉRIQUES POUR L’ENSEIGNANT • Activités sous forme de cahier à compléter • Exercices sous forme de cahier à compléter • Manuel numérique • Vidéos • Annexes supplémentaires • Activités et exercices sous forme de cahier à compléter • Corrigé des exercices et des activités • Vidéos • Manuel numérique • Méthodologies • Planification annuelle • Réponses aux situations-problèmes de départ • Évaluations • Corrigé des évaluations 2. LES OUTILS NUMÉRIQUES Pour finir, l’élève trouvera également une série d’annexes qui l’aideront dans ses tâches.différentes

14 LEXIQUE280

acide gras acide carboxylique à longue chaine carbonée (C12 à C24) alcalino-terreux tout élément du tableau périodique appartenant à la colonne 2 ou au groupe IIa alcalins tout élément du tableau périodique appartenant à la colonne 1 ou groupe Ia allotropique elatif à des organisations di é entes souvent cristallines d'atomes ou de molécules anion atome ou groupement qui porte une ou plusieurs charges électriques négatives apolaire se dit d’une molécule qui ne présente pas de dipôle électrique aromatique se dit d’un composé présentant un ensemble de propriétés physiques et chimiques comparables à celles du benzène asphalte ensemble de matériaux appartenant aux bitumes qui servent au recouvrement des chaussées azotides tout élément du tableau périodique appartenant à la colonne 15 ou groupe Va barycentre analogue d'un centre de gravité où les charges électriques se substituent aux biochimique se dit des réactions chimiques qui se déroulent au sein des êtres vivants carbonides tout élément du tableau périodique appartenant à la colonne 14 ou groupe IVa carburan mélange combustible qui fournit énergie d’un moteur thermique catalyseur substance qui augmente la vitesse d’une éaction chimique sans être consommée par celle-c cation atome ou groupement qui porte une ou plusieurs charges électriques positives charge partielle charge électrique portée par un atome qui est inférieure à la charge de l’électron comburant substance qui éagit avec un combustible dans une éaction de combustion ; c est le plus souvent le dioxygène de l’air combustible matière qui, par éaction de combustion, produit un dégagement de chaleur concentration grandeur caractérisant une solution massiqueconcentration (γ) rappor entre la masse de soluté dissout et le volume de solution ; elle s exprime en g/L molairconcentration (C rapport entre la quantité de soluté dissout et le volume de solution ; elle s’exprime en mol/L con guration électronique organisation en couches des électrons autour du noyau atomique con spatialeguration disposition dans l’espace des atomes d’une molécule d’constanteéquilibr (K nombre caractérisant une réaction chimique à l’équilibre il dépend de la températur contrail (mot anglais) trainée blanche ormée par la condensation de la vapeur d’eau émise par les moteurs d’avion à très haute altitude corps pur simple corps pur dont les molécules sont constituées d’atomes appartenant au même élément chimique couche de valence dans le modèle de Bohr dernière couche électronique non vide de l’atome covalence parfaite ou pure liaison covalente éalisée entre

LESUAA5LIAISONSCHIMIQUES

Modules Compétences à développer 1. Structure électronique de l’atome À partir du modèle de Lewis et d'informations du tableau périodique des éléments, représenter une molécule avec ses liaisons.2. Liaisons chimiques 3. Configuration spatiale des espèces chimiques Expliquer comment la configuration spatiale d’une espèce chimique en détermine le comportement. 4. L’eau et ses propriétés UAA5

MODULE

1. Décrire la structure électronique externe d'un atome à partir de sa position dans le tableau périodique des éléments et en déduire la valence. A T C

Au terme de ce module, vous serez capable de maitriser les processus énumérés ci-dessous :

Pour y parvenir, vous devrez mobiliser les ressources suivantes : Savoirs disciplinaires : modèle de Lewis ; électron de valence. Savoir-faire disciplinaires :

2. Expliquer que les éléments absorbent et émettent des énergies lumineuses correspondant à des couleurs spécifiques. Décrire les impacts de ce constat dans plusieurs domaines (par exemple : les couleurs des lampes et des feux d’artifice, l’application à l’analyse spectrale, la composition des étoiles…). A T C

• Représenter la structure de Lewis d'un atome à l'aide du tableau périodique des éléments.

STRUCTURE

• Extraire les informations (valence, état d'oxydation, électronégativité) du tableau périodique des éléments. 1 ÉLECTRONIQUE DE L’ATOME

Comment les astrophysiciens font-ils ? Quelles expériences sont à la base de ces informations ? Pour la fête nationale, Caroline et son frère Philippe accom pagnent leurs parents au feu d'artifice. Ils s'émerveillent des multiples couleurs jaillissant dans le ciel dans un bruit de tonnerre inhabituel. Mais savez-vous quelle est l'origine des couleurs des lumières émises ? Ciel étoilé. Feux

En 1916, Gilbert Newton Lewis propose une représentation simple des électrons de la couche de valence et des liaisons présentes dans la plu part des substances. Ce module présente les bases expérimentales du modèle de Bohr ainsi que les outils indispensables à la représentation des liaisons au sein des molécules. Le ciel étoilé a toujours fasciné l'homme. On le voit malheureusement peu dans nos villes à cause de l'éclairage artificiel omniprésent, mais les étoiles ont des intensités et des couleurs fort variables. L'observation de la lumière émise par les étoiles permet de mettre en évidence la composition et l'abondance des éléments chimiques qu'elles contiennent.

C'est en 1913 que Niels Bohr publie les résultats de ses travaux sur le mo dèle atomique qui porte depuis son nom. À cette époque, ce modèle était véritablement révolutionnaire, car il a été développé en rupture avec les règles de la physique classique et il a servi de base au développement ultérieur du modèle quantique.

MOD181STRUCTUREÉLECTRONIQUEDEL’ATOME

SITUATION-PROBLÈMEINTRODUCTION 1 SITUATION-PROBLÈME 2

d'artifice.GilbertLewis.

RAPPELS a. Les modèles atomiques Rappelez-vous Démocrite qui a développé l'idée plus philosophique qu'expérimentale que la matière était formée de Plein entouré de Vide. Ce n'était donc pas une théorie scientifique, car l'expérimentation n'y avait pas sa Beaucoupplace.plus

É Nlectronoyauavec protons Vide

ÉLÉMENT CHIMIQUE

DOC 1 1

Représentation du modèle atomique selon Thomson. Masse homogène positive É lectron Représentation du modèle atomique (ici le fluor par exemple) selon

tard, au début du XIXe siècle, John Dalton décrit la matière comme constituée de minuscules sphères indestructibles et indivisibles, les atomes. Ensuite, en 1904, Joseph John Thomson suppose que l'atome est formé d'une masse homogène positive dans laquelle se trouvent distribuées des charges discrètes négatives, les électrons, qu'il a découvertes en 1897, le tout étant électriquement neutre. C'est cette structure qui a valu au modèle le nom de Plum-pudding Au début du XXe siècle, Ernest Rutherford montre expérimentalement que l'atome contient un cœur dense, de charge électrique positive – il découvrira plus tard qu'il est constitué par des protons –, et un nuage très peu dense dans lequel gravitent les électrons. C'est le modèle planétaire de l'atome dans lequel le diamètre du nuage est environ 100 000 fois plus grand que celui du noyau. La taille de l'atome, donc celle de son nuage, est de l'ordre de 10-10 m, soit de quelques dixièmes de nanomètre. ET CONFIGURATION ÉLECTRONIQUE

Rutherford.LePlum-pudding.

19MOD1STRUCTUREÉLECTRONIQUEDEL’ATOME

MOD201STRUCTUREÉLECTRONIQUEDEL’ATOME

K L M N O P Q 2 3 4 5 6 7 Noyau n = 1

Représentation du modèle atomique en couches électroniques selon Bohr.

En 1913, le physicien danois Niels Bohr propose un modèle dans lequel les électrons gravitent sur des orbites concentriques autour du noyau. Ces orbites circulaires sont elles-mêmes disposées dans des couches électroniques. Elles sont identifiées par les lettres K, L, M, N, O, P et Q ou par un nombre entier « n » allant de 1 à 7. Chaque couche ne peut comporter au maximum que 2n² électrons. Les couches O, P et Q ne sont d'ailleurs jamais totalement remplies.

Couche électronique Nombre maximum d’électrons K (n=1) 2 L (n=2) 8 M (n=3) 18 N (n=4) 32 O (n=5) P (n=6) Q (n=7) En 1932, James Chadwick, physicien britannique, prix Nobel de physique, met expérimentalement en évidence la présence d'une deuxième particule dans le noyau de l'atome : le neutron. Électriquement neutre et de masse proche de celle du proton, elle assure la cohésion du noyau. Le nombre de nucléons (protons et neutrons) du noyau d'un atome est donné par le nombre de masse A. b. Les éléments chimiques Un élément chimique est identifié par son symbole, auquel est associé un nombre entier, le nombre atomique . Ce dernier, représenté par Z, désigne le nombre de protons présents dans le noyau ; il est aussi égal au nombre d'électrons présents dans le nuage de l'atome neutre. Tous les éléments chimiques sont classés par nombre atomique croissant dans le tableau périodique des éléments, de gauche à droite et de haut en bas. Ce dernier est formé de sept rangées horizontales appelées périodes , numérotées de 1 à 7, et de colonnes verticales appelées familles ou groupes , numérotées de 1 à 18. Ces colonnes sont subdivisées : - en 7 groupes principaux ou groupes « a » (alcalins, alcalino-terreux, terreux, carbonides, azotides, sulfurides et halogènes ) ; - le groupe 0 est réservé à la famille des gaz nobles ; - en 10 groupes transitoires ou groupes « b » ; - 14 colonnes non numérotées sont reprises sous deux lignes et correspondent aux lanthanides et aux actinides (éléments subtransitoires).

Pour les éléments des groupes « a », ce sont les électrons de la périphérie, c'est-à-dire ceux qui appartiennent à la dernière couche occupée ou couche de valence , qui conditionnent le comportement de l'atome et donc ses propriétés chimiques. On les appelle pour cette raison électrons de valence La répartition des électrons dans les différentes couches électroniques est donnée par la configuration électronique de l'atome.

On distingue parfois une quatrième catégorie : les métalloïdes, dont l'électronégativité et les propriétés sont intermédiaires entre celles des métaux et celles des non-métaux.

21MOD1STRUCTUREÉLECTRONIQUEDEL’ATOME

Exemples : c.

NotéeL'électronégativitéparlalettregrecque

eConfiguration électronique du sodium Na (Z = 11) : 2 électrons dans la couche K, 8 électrons dans la couche L et 1 électron dans la couche M, ce qui peut s’écrire sous la forme : 11 = 2 + 8 + 1 Configuration électronique du chlore Cl (Z = 17) : 2 électrons dans la couche K, 8 électrons dans la couche L et 7 électrons dans la couche M, ce qui peut s’écrire sous la forme : 17 = 2 + 8 + 7 eNoyau Noyau

khi (χ), l'électronégativité est un nombre sans unité compris entre 0,7 et 4,0 dans l'échelle proposée par le chimiste américain Linus Pauling. Elle exprime la capacité de l'atome d'un élément chimique à attirer à lui les électrons d'une liaison.

L'électronégativité permet de classer les éléments du tableau périodique en trois grandes catégories : les métaux , les non-métaux et les gaz nobles. Les premiers ont une électronégativité faible et les deuxièmes une électronégativité élevée. Dans l'échelle de Pauling, on ne donne en général pas d’électronégativité aux gaz nobles (bien qu'elle puisse exister dans d'autres échelles et pour certains d'entre eux, comme Kr, Xe et Rn).

Le modèle de Bohr permet de construire la configuration électronique des atomes dans leur état fondamental. Cet état correspond à la situation où l'énergie de l'atome est à son minimum : les électrons occupent alors les niveaux de plus basse énergie situés au plus près du noyau.

MOD221STRUCTUREÉLECTRONIQUEDEL’ATOME Matériel et solutions : • pulvérisateur • bec bunsen • solution 0,1 mol/L de LiCl • solution 0,1 mol/L de NaCl • solution 0,1 mol/L de KCl • solution 0,1 mol/L de Ba(NO3)2 • solution 0,1 mol/L de CuSO4

3. En consultant le tableau périodique : a. Comment évolue l'électronégativité dans une période et dans un groupe ?

ACTIVITÉ 1 DOC 1 SPECTROSCOPIE

1. Montrez, en prenant comme exemples le calcium et le soufre, qu'un élément principal possède un numéro de famille égal au nombre d'électrons de sa couche de valence et que le nombre de couches occupées correspond au numéro de sa période.

b. Quels sont les deux éléments des familles « a » qui sont les plus électronégatifs ?

2. Donnez la configuration électronique des éléments Ga, Ge et As, leur nombre d'électrons de valence et le nom de leur groupe.

c. Quels sont les deux éléments des familles « a » qui sont les moins électronégatifs ? ATOMIQUE2 LABO PROF

Mode opératoire : Pulvérisez dans la flamme bleue d'un bec bunsen chacune des solutions proposées. Observez la couleur de la lumière émise. ÉMISSION DE LUMIÈRE PAR LES SELS CHAUFFÉS DOC 2

23MOD1STRUCTUREÉLECTRONIQUEDEL’ATOME

Tableau des couleurs de la lumière en association avec leur énergie. D'autres rayonnements, de même nature que la lumière, mais non visibles pour l'œil humain, existent aussi et sont associés à une énergie. énergie Rayons γ Rayons X Ultraviolets visiblLumièree Infrarouges ondesMicro- radarOndes Ondesradio 750nm 0,01 nm Longueur d’onde λ 1nm 100nm 380nm 750nm 1mm 1cm 1m 1km Différents types de rayonnements associés à leur énergie.

En faisant passer un faisceau de rayons lumineux provenant de notre Soleil à travers un prisme, cette lumière dite « blanche » se trouve déviée et décomposée en une série de bandes colorées qu'on appelle le spectre visible du rayonnement solaire. La lumière est une énergie dont la valeur est liée à sa couleur. Pour le domaine du visible, l'énergie lumineuse augmente du rouge au violet : LA Décomposition de la lumière solaire par un prisme.

SPECTRE DE

LUMIÈRE SOLAIRE DOC 3

orangevioletbleuvertjaunerouge

gnéerie

380nm

MOD241STRUCTUREÉLECTRONIQUEDEL’ATOME

DOC 4 SPECTROSCOPIE ATOMIQUE

Partie des spectres d'absorption et d'émission de l'hydrogène. Image de la constellation d'Orion dont l'analyse spectrale témoigne de la présence d'hydrogène. Lorsqu'on analyse avec un prisme la lumière émise par des atomes portés à haute température, on obtient un spectre discontinu de lumière, appelé spectre d'émission. Chaque raie émise correspond à une énergie. Seules les lumières d'une certaine énergie sont émises par les atomes d'un élément chimique. Le spectre obtenu est spécifique pour chaque élément : il est comme une signature de l'atome.

De la même manière, lorsqu'on éclaire un élément chimique avec un rayonnement qui contient toutes les énergies, on observe que seules certaines d'entre elles sont absorbées : c'est le spectre d'absorption de l'élément chimique. Il s'avère que les énergies absorbées sont les mêmes que celles qui sont émises. La science qui étudie l'émission ou l'absorption de lumière par la matière se nomme la spectroscopie Elle est utilisée pour obtenir des informations sur la composition et la structure des molécules. En astrophysique, l'analyse de la lumière émise par les étoiles permet de déterminer leur composition qualitative (les éléments qui la composent) et quantitative (leur pourcentage relatif) .

expérimentalement

Partie du spectre d'émission de quelques éléments chimiques (de haut en bas : H, He, Hg et U). énergie

LEXIQUE

LEXIQUE270

acide gras acide carboxylique à longue chaine carbonée (C12 à C24) adsorption phénomène de fixation d’une particule gazeuse sur une surface métallique par interactions intermoléculaires agitation thermique est assurée par les mouvements incessants et aléatoires des molécules et de leurs atomes, dont l’intensité varie avec la température alcalino-terreux tout élément du tableau périodique appartenant à la colonne 2 ou groupe IIa alcalins tout élément du tableau périodique appartenant à la colonne 1 ou groupe Ia alcane linéaire hydrocarbure saturé formé uniquement d’une chaine carbonée alcane ramifié hydrocarbure saturé formé d’une chaine carbonée et d’un ou plusieurs radicaux alkyles allotropique relatif à des organisations différentes, souvent cristallines, d'atomes ou de molécules anion atome ou groupement qui porte une ou plusieurs charges électriques négatives apolaire se dit d’une molécule qui ne présente pas de dipôle électrique aromatique se dit d’un composé présentant un ensemble de propriétés physiques et chimiques comparables à celles du benzène asphalte ensemble de matériaux appartenant aux bitumes qui servent au recouvrement des chaussées athermique se dit d’un processus chimique (ou physique) sans transfert d’énergie thermique entre le système et l’environnement azotides tout élément du tableau périodique appartenant à la colonne 15 ou groupe Va barycentre analogue d'un centre de gravité où les charges électriques se substituent aux masses biochimique se dit des réactions chimiques qui se déroulent au sein des êtres vivants calorimètre dispositif expérimental qui permet de déterminer une variation d’enthalpie d’une réaction chimique (combustion, neutralisation,…) ou d’un phénomène physique (fusion,…) capacité massiquecalorifique (c) quantité d'énergie thermique nécessaire pour élever d'un kelvin (ou d'un degré Celsius) la température d'un kilogramme de matière capacité calorifique molaire (C) quantité d'énergie thermique nécessaire pour élever d'un kelvin (ou d'un degré Celsius) la température d'une mole de matière carbonides tout élément du tableau périodique appartenant à la colonne 14 ou groupe IVa carburant mélange combustible qui fournit l’énergie d’un moteur thermique catalyseur substance qui augmente la vitesse d’une réaction chimique sans être consommée par celle-ci catalyseur hétérogène substance augmentant la vitesse d'une réaction chimique et présente dans une phase distincte de celle des réactifs catalyseur homogène substance augmentant la vitesse d'une réaction chimique et présente dans la même phase que celle des réactifs cation atome ou groupement qui porte une ou plusieurs charges électriques positives chaine carbonée la succession de liaisons entre atomes de carbone, qui forme le « squelette » d’une molécule organique chaleur grandeur équivalente à l'énergie thermique ; elle est liée directement à l'agitation thermique charge partielle charge électrique portée par un atome qui est inférieure à la charge de l’électron chemin réactionnel ensemble des processus chimiques empruntés par une réaction chimique pour transformer les réactifs en produits comburant substance qui réagit avec un combustible dans une réaction de combustion ; c’est le plus souvent le dioxygène de l’air combustible matière qui, par réaction de combustion, produit un dégagement de chaleur concentration massique (γ) rapport entre la masse de soluté dissout et le volume de solution ; elle s’exprime en g/L concentration molaire (C) rapport entre la quantité de soluté dissout et le volume de solution ; elle s’exprime en mol/L électroniqueconfiguration organisation en couches des électrons autour du noyau atomique configuration spatiale disposition dans l’espace des atomes d’une molécule

271 LEXIQUE constante d’équilibre (Kc) nombre caractérisant une réaction chimique à l’équilibre ; il dépend de la température  contrail (mot anglais) trainée blanche formée par la condensation de la vapeur d’eau émise par les moteurs d’avion à très haute altitude corps pur simple corps pur dont les molécules sont constituées d’atomes appartenant au même élément chimique couche de valence dans le modèle de Bohr, dernière couche électronique non vide de l’atome covalence parfaite ou pure liaison covalente réalisée entre deux atomes de même électronégativité covalence polarisée liaison covalente réalisée entre deux atomes d’électronégativité différente. Elle génère des charges partielles positive et négative craquage processus qui consiste à casser les molécules d'alcanes issues des fractions pétrolières moyennes et lourdes en molécules de plus petites tailles cristal empilement régulier dans l’espace : il existe des cristaux atomiques (diamant), moléculaires (sucre cristallisé) ou ioniques (sel de cuisine) cyclique se dit d’une chaine carbonée qui se referme sur elle-même désorption phénomène inverse de l’adsorption au cours duquel les molécules adsorbées sur une surface s’en détachent désulfuration processus qui consiste à diminuer le taux de particules soufrées dans le pétrole brut et les fractions pétrolières dipôle électrique molécule présentant deux pôles électriques (un positif et un négatif) doublet liant nom donné aux deux électrons formant une liaison covalente entre deux atomes doublet non liant nom donné à deux électrons appariés ne formant pas de liaison covalente effet de serre phénomène thermique naturel qui consiste en l’absorption du rayonnement thermique réfléchi par la Terre par les gaz dits à effet de serre (CO2, CH4,…) électrolyte substance qui, dissoute dans l’eau, la rend conductrice de courant électrique car elle se dissocie en ions électron célibataire électron ne formant pas un doublet dans le modèle de Lewis électron de valence électron présent dans la couche de valence électronégativité (χ) grandeur qui mesure la tendance d’un élément à attirer des électrons (sans unité) élément chimique ensemble des atomes caractérisés par le même numéro atomique émulsion mélange hétérogène de deux substances non miscibles par formation de micelles endothermique se dit d’un processus chimique (ou physique) qui transfère de l’énergie thermique de l’environnement vers le système enthalpie (H) grandeur associée à l'énergie d'un système ; elle est susceptible d'être modifiée au cours d'une transformation chimique ou physique enthalpie de formation (ΔHf ) énergie de réaction nécessaire à la formation d’une mole de substance (pure) à partir de ses éléments pris dans leur forme la plus stable enthalpie libre grandeur thermodynamique qui caractérise l’énergie disponible dans un système, tenant compte de son entropie entropie grandeur thermodynamique qui caractérise le désordre d’un système environnement portion de l'univers susceptible d'interagir avec le système enzyme protéine dotée de propriétés catalytiques estérification réaction chimique entre un alcool et un acide (carboxylique ou non) exothermique se dit d’un processus chimique (ou physique) qui transfère de l’énergie thermique du système vers l’environnement famille chimique ensemble des éléments d’une colonne du tableau périodique des éléments fonction en chimie organique, il s’agit d’un assemblage d’atomes présentant un motif particulier et associé à certaines propriétés physico-chimiques. Par exemple le motif « COOH » correspond à la fonction acide carboxylique

LEXIQUE272

fonction carboxyliqueacide assurée par la présence des groupements hydroxyle (-OH) et carboxyle (-CO) sur le même atome de carbone fonction alcool groupement hydroxyle (-OH) porté par un atome de carbone fonction ester assurée par la présence des groupements carboxyle (-CO) et O-R où R est une chaine alkyle, sur le même carbone formule brute terme de chimie organique qui correspond à la formule moléculaire d’une substance formule développée notation d’une molécule (le plus souvent organique) où toutes les liaisons sont apparentes formule développéesemi- notation courante en chimie organique, où les atomes d’hydrogène sont rassemblés sur les atomes de carbone ou sur les hétéroéléments qui les portent formule topologique notation très condensée utilisée en chimie organique, où les atomes de carbone et les atomes hydrogène qu’ils portent ne sont pas renseignés. On se contente donc des barres indiquant les liaisons, des hétéroéléments, et des atomes d’hydrogène portés par ces derniers fraction pétrolière ensemble de molécules d'hydrocarbures appartenant à une même gamme de température d'ébullition et issu de la distillation du pétrole brut fullerènes famille moléculaire d'une forme allotropique du carbone gaz nobles tout élément du tableau périodique appartenant à la colonne 18 ou groupe VIIIa (ou 0) groupe chimique voir famille chimique halogènes tout élément du tableau périodique appartenant à la colonne 17 ou groupe VIIa hémoglobine protéine du sang qui assure l’essentiel du transport du dioxygène hétéroatome synonyme d’hétéroélément hétéroélément en chimie organique, nom donné aux éléments chimiques qui ne sont pas des carbones ni des hydrogènes homéostasie ensemble des phénomènes autorégulés indispensables au maintien de la vie d’un organisme hydratation processus physicochimique qui décrit les interactions entre un soluté (molécule polaire ou ion) et le solvant eau hydrocarbure molécule organique exclusivement composée de carbone et d’hydrogène hydrolyse réaction chimique qui implique l’eau comme réactif hyperbare à une pression supérieure à la pression atmosphérique ion atome ou groupement qui porte une ou plusieurs charges électriques isomères molécules qui sont identifiées par la même formule brute mais qui présentent des structures différentes isomères de fonction se dit de deux molécules différentes présentant la même formule brute mais comportant des fonctions différentes isomères de position se dit de deux molécules différentes présentant la même formule brute et les mêmes fonctions mais des structures différentes isomères de structure molécules ayant la même formule brute mais qui diffèrent par l'agencement des liaisons de leurs atomes kérosène fraction pétrolière dont la température d’ébullition se situe entre 150 et 230 °C et qui est utilisée notamment comme carburant d’avion liaison covalente liaison chimique entre deux atomes réalisée par la mise en commun de 2 électrons liaison hydrogène liaison intermoléculaire résultant de l'attraction coulombienne entre un atome d'hydrogène porteur d'une charge partielle positive d'une molécule et un doublet non liant porté par un atome (le plus souvent O ou N) d'une autre molécule liaison ionique liaison assurée par les forces de Coulomb au sein d’un cristal ionique liaison métallique liaison chimique qui assure la cohésion des atomes d'un métal liaisons simple, double ou triple nom donné à la liaison entre deux atomes réalisée par une, deux ou trois liaisons covalentes

273 LEXIQUE

linéaire se dit d’une chaine carbonée où chaque atome de carbone n’est lié qu’à un ou deux atomes de carbone. Opposé de « ramifié » maille élémentaire structure la plus simple qui, reproduite dans les trois dimensions, donne l'image d'un cristal métal (M) ensemble des éléments chimiques de faible électronégativité ayant des propriétés physiques et chimiques caractéristiques des métaux métalloïdes ensemble des éléments chimiques ayant une électronégativité et des propriétés intermédiaires entre celles des métaux et celles des non-métaux micelle petite structure sphérique formée des ions carboxylates des savons miscible se dit de deux liquides qui forment un mélange homogène modèle de Bohr représentation idéalisée de la structure du nuage électronique des atomes, proposée par Bohr modèle de Lewis schéma topologique de la molécule réalisé à partir des représentations atomiques de Lewis mole (mol) unité du SI de quantité de matière, contenant 6,02.1023 entités (atomes, molécules, ions…) naturelle qui est le résultat d’un processus réalisé sans intervention humaine. Opposé de « synthétique » nombre atomique (Z) caractéristique d’un élément chimique ; nombre de protons présents dans son noyau nombre de masse (A) nombre de nucléons présents dans le noyau d'un atome non-métal (M' ou X) ensemble des éléments chimiques de forte électronégativité ayant des propriétés physiques et chimiques caractéristiques des non-métaux nucléon particule présente dans le noyau de l'atome (proton et neutron) octet se dit lorsque la couche de valence contient huit électrons comme celle des gaz nobles orbite nom donné à la trajectoire de l'électron dans le modèle de Bohr paraffine solide blanc constitué d’hydrocarbures de la famille des alcanes période nom donné à une ligne du tableau périodique des éléments perturbation modification imposée à un système, qui va le conduire à évoluer vers un nouvel équilibre physiologique relatif à l’organisation mécanique, physique et biochimique des organismes vivants polaire se dit d’une molécule qui présente un pôle électrique positif et un pôle électrique négatif polymère molécule constituée d’une chaine de molécules semblables ou non pont hydrogène voir liaison hydrogène pouvoir calorifique quantité de chaleur libérée par la combustion complète d’un kilogramme de substance stœchiométriquesproportions se dit d’un rapport de quantités de réactifs qui est égal au rapport des coefficients stœchiométriques de l’équation pyrolyse décomposition chimique d’un composé organique sous l’effet de la chaleur quantité de chaleur (Q) chaleur nécessaire pour porter la température d’un corps de sa valeur initiale (Ti) à sa valeur finale (Tf ) quotient réactionnel nombre caractérisant à tout moment une réaction chimique ; il se calcule à partir des concentrations molaires des réactifs et des produits affectés en exposant de leur coefficient stœchiométrique radical alkyle groupement composé uniquement de carbone et d’hydrogène qui s’attache à un atome de carbone de la chaine carbonée ramifié se dit d’une chaine carbonée où au moins un atome de carbone est lié à au moins trois autres atomes de carbone. Opposé de « linéaire » réactif en excès se dit du ou des réactifs qui ne seront pas épuisés lors d’une réaction complète réactif limitant se dit du seul réactif épuisé lors d’une réaction complète réaction complète réaction qui consomme au moins complètement un de ses réactifs réaction directe réaction qui transforme les réactifs d’une équation chimique en produits réaction incomplète réaction qui ne consomme complètement aucun de ses réactifs réaction inverse réaction qui transforme les produits d’une équation chimique en réactifs réaction réversible réaction qui fait l’objet d’un équilibre dynamique entre réactions directe et inverse

LEXIQUE274

VSEPR (Valence Shell Electron Pairs Repulsion) modèle développé par Gillespie pour déterminer la géométrie d'une molécule zéro absolu température correspondant à une agitation thermique nulle

réaction spontanée réaction qui transforme le système de façon spontanée, sans apport d’énergie extérieur représentation de Lewis combinaison du symbole chimique et des points représentatifs des électrons de valence saponification réaction chimique d'hydrolyse d'un ester par une base forte générant un alcool et le sel de l'acide schéma de Lewis représentation atomique utilisant une croix pour disposer les électrons de valence conformément au modèle du même nom solvatation processus physicochimique qui décrit les interactions entre soluté et solvant spectre d'absorption image mettant en évidence les rayonnements absorbés, selon leur énergie, par la matière (atomes, molécules ou ions) dans certaines conditions spectre d'émission image des raies obtenues par la décomposition, selon leur énergie, du rayonnement émis, dans certaines conditions, par la matière (atomes, molécules ou ions) spectre visible image obtenue par la décomposition, selon leur énergie, des rayons lumineux formant la lumière blanche émis par le Soleil spectroscopie science qui étudie l'absorption ou l'émission de lumière par la matière spontanéité tendance d’un système à se transformer pour arriver vers un état plus stable stœchiométrie méthode de calcul des quantités de réactifs et de produits intervenant dans une réaction chimique sulfurides tout élément du tableau périodique appartenant à la colonne 16 ou groupe VIa synthétique qui provient d’une synthèse chimique opérée par l’homme, par opposition à « naturelle » système portion délimitée de l’univers dans laquelle des espèces subissent un phénomène physique ou chimique ; susceptible d’interagir avec l’environnement système fermé système qui permet un échange d’énergie mais pas de matière avec l’environnement système isolé système qui ne permet aucun échange d’énergie, ni de matière avec l’environnement système ouvert système qui permet un échange d’énergie et de matière avec l’environnement température (θ ou T) propriété physique qui est une mesure associée à l’agitation thermique température absolue échelle de températures mesurées en kelvin qui prend comme zéro la température d’un système sans agitation thermique tensioactif susceptible de diminuer la tension superficielle d'un liquide terreux tout élément du tableau périodique appartenant à la colonne 13 ou groupe IIIa tétraèdre (régulier) volume formé de quatre sommets et de quatre faces triangulaires équilatérales tonne pétroleéquivalent (tep) unité de mesure énergétique qui correspond à l’énergie dégagée (42 GJ) par la combustion d’une tonne de pétrole brut topologique relatif à la partie de la géométrie qui considère uniquement la relation des positions dans l’espace transition électronique processus impliquant le changement d'orbite d'un électron dans le modèle de Bohr variation d’enthalpie (ΔH) quantité de chaleur échangée entre le système et l’environnement ; elle correspond à la différence entre l’enthalpie des produits (HP) et l’enthalpie des réactifs (HR) vitesse d’une réaction chimique mesure la variation des concentrations de réactifs et de produits au cours d'un intervalle de temps

ANNEXES Des disponiblessupplémentairesannexessontsurScoodle !

276 ANNEXES Réaction Température (°C) Kc 2 H2 (g) + O2 (g) 11 2 H2O(g) 25 3.1081 CO(g) + 2 H2 (g) 11 CH3OH(g) 227 14,5 CaO(s) + CO2 (g) 11 CaCO3 (s) 25 5.1022 927 1 C(s) + H2O(g) 11 CO(g) + H2 (g) 25 2.10-21 827 10 C(s) + CO2 (g) 11 2 CO(g) 927 0,60 H2 (g) + I2 (g) 11 2 HI(g) 445 50 N2 (g) + O2 (g) 11 2 NO(g) 2027 2.10-3 N2O4 (g) 11 2 NO2 (g) 25 5.10-3 N2 (g) + 3 H2 (g) 11 2 NH3 (g) 300 117 500 6,1 600 0,14 PCl5 (g) 11 PCl3 (g) + Cl2 (g) 250 4.10-2 2 SO2 (g) + O2 (g) 11 2 SO3 (g) 727 3.102 2 H2S(g) 11 2 H2 (g) + S2 (g) 727 1.10-6 Hb + O2 11 HbO2 * 37 0,9 Hb + CO 11 HbCO * 37 225 * Hb ne représente pas un élément chimique, mais est une abréviation pour la molécule d’hémoglobine. Par ailleurs, cette molécule peut fixer 4 molécules de O2, avec pour chacune un Kc différent. TABLE DE VALEURS DE CONSTANTES D’ÉQUILIBRE ANNEXE 1

277 ANNEXES TABLEAU PÉRIODIQUE ANNEXE 2 élémentsdespériodiqueClassification lanthanides tinidesacHeliumHydrogène Lithium (Natrium)Sodium Bore Aluminium )(KaliumtassiumPo Rubidium ésiumC Francium lliuBérym Magnésium Calcium Strontium Baryum Radium Scandium Yttrium Lanthane Actinium Titane Zirconium Hafnium rfRutheordium nadiumVa Niobium ntalTae Durbnium horiumTCérium ProtactiniumPraséodyme UraniumNeodyme NeptuniumPromethium PlutoniumSamarium AmericiumEuropium CuriumGadolinium éliuBerkmrbiumTe CaliforniumDysprosium EinsteiniumHolmium FermiumErbium MendéléviumuliumTh NobéliumterbiumYt LawrenciumtéciumLu Chrome Molybdène ungstèneT(Wolframium) Seaborgium Manganèse chnétiuTem Rhénium Bohrium FeÉlectronégativité atomiqueNombre Symbole relativeatomiqueMasseélecgurationonCtronique Cuivre Ruthénium Osmium Hassium baltCo Rhodium Iridium Meitnerium elNick lladiumPa Platine Darmstadtium Cuivre Argen urum)(AOr Roentgenium Zinc Cadmium Mercure yd(Hrargyrum Copernicium Gallium Indium alliumTh Carbone Silicium Germanium (Stannum)Etain Plomb Flérovium Azote Phosphore Arsenic Antimoine Bismuth gèneOxy Soufre Sélénium llurTee loniumPo Livermorium Fluor Chlore Brome Iode Astate Néon Argon Krypton Xénon Radon Ununoctium 12 3456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Lv Rg Cn Fr UnuntriumUut UnunpentiumUup UnunseptiumUus Fl

La sécurité dans un laboratoire de chimie doit toujours être assurée. Pour cela, le chimiste doit porter une tenue adéquate, à savoir porter une blouse de laboratoire en coton, des lunettes de sécurité, éventuellement des gants, attacher les cheveux Illongs…doit aussi respecter toutes les consignes comme l’interdiction de boire, de manger, de gouter ou encore de respirer à pleins poumons un composé chimique. Il doit aussi prendre l’habitude de toujours refermer les flacons. Il doit également connaitre la dangerosité des réactifs qu’il est amené à manipuler. Ces indications sont rendues obligatoires sur les emballages de tous les réactifs chimiques par le règlement CPL européen. Les pictogrammes du danger se présentent sous forme de losanges rouges et sont au nombre de neuf. Cette information est complétée par une série de phrases-codes de type P – pour Precautions (mesures de précaution) – et de type H – pour Hazard (danger) –, qui indiquent de façon précise les dangers des produits d’usage courant. Ces codes P et H sont aussi présents sur tous les réactifs de laboratoire de chimie. J’altère la santé

Exemple : le déboucheur pour canalisation de sanitaires.

Accompagne les produits irritants qui, en cas de contact direct, prolongé ou répété, peuvent entrainer des démangeaisons, des rougeurs, voire des inflammations de la peau. Généralement, l’effet est réversible, la substance s’éliminant par un bon nettoyage au savon.

278 ANNEXES SÉCURITÉ ET LOGOS DU DANGER ANNEXE 3

Je ronge Met en garde contre les produits corrosifs ou caustiques pour la peau et les muqueuses. En cas de contact cutané, ils peuvent entraîner des brûlures sévères et irréversibles dont on ne prend parfois pas conscience tout de suite.

Exemple : l’acétone.

Exemple : tablettes pour lave-vaisselle. Je tue Désigne les produits toxiques qui, suite à une inhalation, un contact cutané ou une absorption peuvent entrainer de graves problèmes de santé, voire, dans des circonstances exceptionnelles, déboucher sur la mort.

Exemple : le liquide antigel.

Je flambe Indique qu’un produit peut prendre facilement feu au contact d’une flamme, d’une étincelle ou d’une forte source de chaleur. Gare aux brûlures plus ou moins sévères, surtout si c’est un liquide qui s’est répandu sur la peau.

J’explose Prévient qu’il s’agit d’un produit qui peut exploser au contact d’une flamme, à cause d’un choc, sous l’effet de la chaleur ou suite à des frottements. Les séquelles physiques vont de la brûlure à la perte d’un membre.

Exemple : feux d’artifice. Je pollue Désigne des produits toxiques pour l’environnement avec un danger franc pour la faune. Ils peuvent se révéler mortels pour les poissons ou les abeilles.

Exemple : bouteille d’oxygène.

Désigne un produit conservé sous pression. On n’en trouve a priori pas chez les particuliers, puisque ce conditionnement est destiné à un usage professionnel.

279 ANNEXES

Source : Le Soir, Jeudi 18 juin 2015, Julien Bosseler.

Exemple : certains pesticides. Je fais flamber Indique que le produit contient beaucoup d’oxygène et que, du coup, il peut entrainer la combustion de substances inflammables ou de combustibles. Ils sont réservés aux professionnels. Exemple : acide nitrique. Je nuis gravement à la santé Met en garde contre des produits qui, sur le long terme, peuvent provoquer cancer, infertilité et autres lésions des organes. On ne les trouve en principe pas parmi les produits ménagers car ils sont interdits à la vente pour les consommateurs. L’avertissement vaut donc surtout pour les professionnels.

Exemple : diluant pour peintures. Je suis sous pression

280 ANNEXES À l’issue d’un calcul portant sur les grandeurs physiques, il est fréquent d’obtenir une valeur numérique comportant de nombreux chiffres après la virgule. Souvent, ces chiffres devront être arrondis. Seuls les significatifschiffresdoivent être conservés, c’est-à-dire ceux qui tiennent compte de la précision des mesures du départ. Exemple Après calcul, on obtient une masse de 9,340 54 g. Si la précision de départ est du dixième de g → m = 9,340 54 g m = 9,3 g Combien de chiffres après la virgule conserverfaut-il? • Si le chiffre qui suit le dernier chiffre significatif est ≥ à 5: arrondir à l’unité supérieure. • Si le chiffre qui suit le dernier chiffre significatif est < à 5: arrondir à l’unité inférieure. Exemples m = 9,360 78 g → 9,4 g m = 9,351 37 g → 9,4 g m = 9,349 29 g → 9,3 g Règlesarrondirpour? CHIFFRES SIGNIFICATIFS ET ARRONDIS ANNEXE 4

L’élève a également accès, grâce au code qui se trouve dans l’ouvrage à deux outils très utiles : Le manuel numérique ; Les activités et exercices sous forme de cahier à compléter. Envie d’en savoir plus… jetez un œil à la vidéo suivante :

ISBN 978-2-8010-5714-8 9 782801 057148

Enfin une collection de sciences complète et spécifique pour le 3e degré de l’enseignement général ! Vous y trouverez : Liberté, Flexibilité et Rigueur.

.

Ce manuel, spécialement développé pour le cours de Chimie Sciences générales en 5e année, a été conçu en fonction du référentiel de compétences terminales et savoirs requis

Chaque module comprend : Une introduction pour présenter la matière ; Deux situations de départ en lien avec les centres d’intérêts des élèves pour : > laisser le choix à l’enseignant ; > lui permettre de s’adapter à ses élèves ; > varier d’une classe à l’autre. Des documents (ressources) et des activités pour découvrir la matière ; Des vidéos directement accessibles via un code QR ; Des synthèses complètes et variées, textuelles et visuelles ; Des exercices progressifs brassant les 3 processus : appliquer, transférer et connaitre ; Des points « Pour en savoir plus » afin d’éveiller la curiosité des élèves .