cours Chimie 2 C
Structure des corps purs et etat physique
Les corps purs a l etat liquideLes liquides n’ont pas de forme propre et sont incompressibles. Ces propriétés s’expliquent par le fait que les liquides ont une structure compacte, mais désordonnée.
Les particules (molécules, ions ou atomes) constituant les liquides sont en mouvement.
16.3.1 Les liquides à structure moléculaire
De nombreux liquides ont une structure moléculaire. Ils ne conduisent pas le courant électrique.
Exemples et notation
On représente un liquide à structure moléculaire par la formule des molécules qui le constituent :
- Eau : H2O;
- Ethanol : C2H6O;
- Acétone : C3H6O;
- Benzene : C6H6 ;
- Dibrome : Br2
16.3.2 Les liquides à structure ionique
Ils sont obtenus par fusion des solides ioniques. Dans ces liquides, les ions positifs et les ions négatifs se déplacent indépendamment les uns des autres. Cette mobilité des ions explique pourquoi les liquides à structure ionique conduisent le courant électrique (contrairement aux solides ioniques qui sont des isolants).
Ils peuvent dont être électrolysés : ce sont des électrolytes. On utilise cette propriété pour confirmer la structure ionique d’un liquide et donc du solide d’où il provient.
Exemple de l’électrolyse du chlorure de sodium fondu
Expérience
Dans un creuset en acier inoxydable, chauffons à l’aide d’un Bec Mecker des cristaux de chlorure de sodium. Lorsque la température atteint 800 ◦C, le chlorure de sodium fond. Relions le creuset à la borne (-) d’un générateur de courant continu (12 V). Le creuset constitue ainsi une électrode, la cathode. (électrode reliée à la borne (-) du générateur). Plongeons dans le chlorure de sodium fondu une électrode en graphite, reliée à la borne (+) du générateur. Cette électrode est l’anode.
Observations
Quand on ferme l’interrupteur K, l’ampèremètre A dévie, preuve que le courant électrique passe dans le circuit, donc que le chlorure de sodium fondu conduit le courant électrique : Sur les parois du creuset, il se forme de fines gouttelettes de sodium liquide qui s’enflamment à l’air (le sodium est un métal mou qui fond à 98 ◦C).
A l’électrode de graphite, il se forme un gaz toxique, d’odeur irritante, qui décolore l’indigo : c’est le dichlore.
Interprétation
Le chlorure de sodium fondu contient des ions (+) et des ions (-) qui se déplacent indépendamment les uns des autres. A la fermeture du circuit,
- Les ions positifs (Na+) se déplacent vers l’électrode reliée à la borne (-) du générateur (cathode). Les ions positifs sont appelés de ce fait cations.
A la cathode, les ions Na+ se transforment en sodium métallique selon le schéma.
Les électrons proviennent de la borne (-) du générateur.
En captant 1 électron pour se transformer en 1 atome Na, on dit que l’ion Na+ a été réduit ou encore qu’il s’est produit une réduction de l’ion Na+. D’une manière générale, une réduction est un gain d’électrons.
- Les ions négatifs (Cl–) migrent vers l’électrode reliée à la borne (+) du générateur (anode). Les ions négatifs sont appelés pour cette raison anions. A l’anode, les ions Cl– se transforment en dichlore Cl2 suivant le schéma :
En perdant 1 électron pour se transformer en atome de chlore Cl, on dit que l’ion chlorure Cl– a été oxydé ou encore qu’il s’est produit une oxydation de l’ion Cl– .D’une manière générale, une oxydation est une perte d’électrons.
Notation
Pour indiquer que les différents ions sont indépendants les uns des autres, on représente les liquides ioniques en indiquant les ions qui les constituent, séparés
par le signe + et en respectant la neutralité électrique.
Na+ + Cl– pour le chlorure de sodium fondu.
Mg2+ + 2 pour le nitrate de magnésium fondu.
16.3.3 Les liquides à structure atomique
On ne connaît pour l’heure que le mercure, unique métal liquide à température ordinaire.
16.4 Les corps purs à l’état gazeux
Les gaz n’ont pas de forme propre. Comme les liquides, les gaz sont des fluides. Mais les gaz sont compressibles et expansibles. Ces propriétés s’expliquent par la structure des gaz : tous les gaz sont formés de molécules très espacées par rapport à leurs dimensions, en agitation constante et désordonnée.
L’état gazeux est donc un état désordonné. Le comportement particulier des gaz, étudié par l’italien Avogadro 1 en 1811 et par le français Ampère 2 en 1815 a conduit à l’hypothèse appelée loi d’Avogadro–Ampère : Des volumes égaux de gaz différents, pris dans les mêmes conditions de température et de pression, renferment le même nombre de molécules. (Phénomène irréalisable avec les solides!).