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LES CORPS MOLÉCULAIRES

I.  L’AIR ET LES GAZ

A.  Rappel : propriétés des gaz

En diminuant le volume d'un gaz,sa pression augmente : on dit que le gaz est compressible.

Le gaz occupe tout le volume qui lui est offert : le gaz est donc expansible.

Plusieurs gaz mis en présence se mélangent aisément : on dit qu’ils sont miscibles.

 

B.  Modèle du gaz

Tous les gaz sont formés de molécules : on dit que les gaz ont une structure moléculaire.

La distance séparant les molécules étant grande par rapport à leurs dimensions, on dit que les gaz ont une structure dispersée.

L’agitation des molécules d’un gaz est incessante et désordonnée : on dit que le chaos moléculaire règne dans l’état gazeux.

C.  Explications des propriétés des gaz.

La structure dispersée des gaz permet d’expliquer leurs propriétés de compressibilité  et de miscibilité.

Le chaos moléculaire régnant dans l’état gazeux permet d’expliquer l’expansibilité des gaz.

D.  Données sur l’air

1.  Composition de l’air en volume.

L’air contient essentiellement en volume 80$\%$ d'azote ou ( $\frac{4}{5}$ d'azote) et 20$\%$ d'oxygène ou ($\frac{1}{5}$ d'oxygène)

 

2.  Données sur l’air

Dans les conditions habituelles de température et de pression, la masse volumique de l’air est d’environ 1,2 g/l ou 1,2 kg/m3.

3.  Pression atmosphérique

Sa valeur au niveau de la mer, est proche de 760 mm de mercure, soit 1 103 millibars ou 1 103 hectopascals.

II.  L’ELECTROLYSE ET LA SYNTHESE DE L’EAU

A.  L’ELECTROLYSE DE L’EAU

1.  Schéma

2.  Equation –bilan de l’électrolyse de l’eau

$2H_{2}O$→$2H_{2}$+$O_{2}$

3.  Identification des gaz recueillis

Le gaz recueilli à la cathode (électrode de sortie du courant) produit une petite détonation à l’approche d’une flamme. On dit qu’il aboie. Ce gaz est le dihydrogène.

Une bûchette présentant un point incandescent et introduite dans le gaz recueilli à l’anode (électrode d’entrée du courant) se rallume vivement : ce gaz est du dioxygène.

Remarque : A chaque instant le volume du dihydrogène recueilli est le double du volume de dioxygène recueilli :

$V_{H_2}$ = $2*V_{O_2}$

B.  LA SYNTHESE DE L'EAU

La synthèse de l’eau est réalisée par combustion du dihydrogène dans du dioxygène. L’équation chimique qui traduit cette réaction est :

$2H_{2}$ + $O_{2}$ → $2H_{2}O$

Remarques

  • 2 volumes de  dihydrogène réagissent avec 1 volume de dioxygène suivant une réaction complète pour donner de l’eau.
  • La synthèse de l’eau dégage de la chaleur :

La réaction est donc exothermique.

III.  LES HYDROCARBURES ET LEUR COMBUSTION

A.  Définition

Les hydrocarbures sont des corps qui ne contiennent que les atomes de carbone et d’hydrogène.

Exemple : $C_{2}H_{4}$, $C_{3}H_{8}$, $C_{11}H_{24}$, $C_{6}H_{10}$

 

B.  les alcanes

1.  Définition

Les alcanes sont des hydrocarbures qui ont pour formule brute générale : $C_{n}H_{2n+2}$.

Exemple $CH_{4}$ (méthane) ; $C_{2}H_{6}$ (éthane) ;$C_{3}H_{8}$ (propane) ; $C_{4}H_{10}$ (Butane ); $C_{5}H_{12}$ (pentane)

2.  Isomères

On appelle isomère des corps qui ont la même formule brute et des formules développées différentes.

3.  Isomères du butane

Butane

Isobutane ou méthylpropane

4.  Equation bilan de la combustion complète des alcanes

Exemples : combustion du méthane

$CH_{4}$ + $2O_{2}$     $CO_{2}$ + $2H_{2}O$

  • Combustion du butane

$C_{4}H_{10}$ +$\frac{13}{2}$ $O_{2}$   $4CO_{2}$ + $5H_{2}O $  

ou  $2C_{4}H_{10}$ + $13O_{2}$  $8CO_{2}$ + $10 H_{2}O $  

  • Généralisation: équation de la combustion complète d’un alcane de formule brute $C_{n}H_{2n+2}$.

$C_{n}H_{2n+2}$ + $\frac{3n+1}{2}$ $O_{2}$   $nCO_{2}$ + $(n+1)H_{2}O $