L'eau H₂O (M = 18,0 g/mol) bout à 100 °C, le sulfure d'hydrogène H₂S…
Exercice de TD · niveau 3 (difficile) · chimie (première), chapitre 7 — Cohésion, dissolution et solubilité · Nature des interactions et cohésion
Énoncé
L'eau () bout à C, le sulfure d'hydrogène () à C. Les deux molécules sont coudées et polaires.
- L'argument de Van der Waals (« la plus grosse bout le plus haut ») prévoit-il le bon classement ? Conclure.
- Proposer l'explication correcte. Électronégativités : ; ; .
- La glace flotte sur l'eau liquide. Relier ce fait à la même explication.
Corrigé
1. est presque deux fois plus lourde et possède bien plus d'électrons : l'argument de Van der Waals prévoirait . Or c'est l'inverse, et de C. Van der Waals n'est donc pas l'interaction dominante ici : une autre, bien plus forte, opère dans l'eau.
2. L'écart d'électronégativité vaut dans , contre dans . Dans l'eau, l'hydrogène est fortement appauvri en électrons et l'oxygène porte un marqué sur ses doublets non liants : les conditions du pont hydrogène sont réunies. Le soufre, trop peu électronégatif, ne les remplit pas. Chaque molécule d'eau donne deux ponts H et en reçoit deux : le liquide est un réseau, et il faut le démonter pour le vaporiser.
3. En gelant, chaque molécule fige ses quatre ponts H dans les directions imposées par la géométrie coudée : le réseau obtenu est ajouré, il occupe plus de place que le liquide où les molécules glissent et se tassent. La masse volumique de la glace () est donc inférieure à celle de l'eau () : elle flotte.
Contrôle : le même raisonnement rend compte de deux anomalies indépendantes (ébullition très haute, solide moins dense que le liquide) — signe qu'on tient la bonne cause.
Piège : confondre « rompre un pont hydrogène » (ébullition, quelques dizaines de ) et « rompre une liaison covalente » () : faire bouillir de l'eau ne casse aucune molécule d'eau.
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