CE QUE TU DOIS SAVOIR FAIRE — expliquer la cohésion des solides ioniques et moléculaires (interactions de Van der Waals, liaison hydrogène), écrire une équation de dissolution, prévoir une solubilité ou une miscibilité avec « qui se ressemble s'assemble », choisir un solvant d'extraction, et interpréter l'action d'un savon.
≈ 60 min de travail · 15 exercices corrigés · mis à jour août 2026
SOMMAIRE ▾
1. Deux mystères de cuisine
Premier mystère : tu sales l'eau des pâtes. Une pincée de cristaux blancs, deux tours de cuillère — et plus rien. Le sel a disparu. Où est-il passé ? Il n'a pas fondu (fondre du sel exige un four à 801 °C), il n'a pas réagi… et pourtant le cristal, ce petit édifice si solide, s'est complètement défait.
Second mystère : la vinaigrette. Huile et vinaigre, secoués énergiquement — et une minute plus tard, deux couches bien nettes, comme si de rien n'était. L'eau accueille le sel à bras ouverts et refuse obstinément l'huile. Pourquoi cette préférence ?
La réponse aux deux mystères est la même, et tu la possèdes depuis le chapitre précédent : la polarité. Ce chapitre regarde ce qui tient la matière ensemble — la cohésion — et ce qui arrive quand deux cohésions se disputent : dissolution (section 2), forces entre molécules (section 3), mélanges réussis ou refusés (section 4)… et le coup de génie du savon, qui réconcilie l'eau et le gras (section 5).
Deux expériences de cuisine, une seule question : qui accepte de se mélanger avec qui — et pourquoi ? Le bécher de gauche est exactement le graphique que tu vas manipuler juste en dessous.
2. La dissolution du sel, ion par ion
Voici le cristal de sel au fond de l'eau, vu de très près : des ions Na⁺ et Cl⁻ alternés, tenus par l'attraction électrostatique — la loi de Coulomb du chapitre sur les interactions. Autour, des molécules d'eau, chacune avec ses pôles δ+ et δ−. Détache les ions un par un, et surveille un détail : comment les molécules d'eau s'orientent autour de chaque ion capturé.
INTERACTIFLe cristal qui se défait
Petits disques accent : les cations Na⁺ ; grands disques craie : les anions Cl⁻ (un vrai ion chlorure est plus gros qu'un ion sodium). Les molécules d'eau sont dessinées avec leur oxygène (gros) et leurs deux hydrogènes (petits).
POURQUOI ?
Pourquoi l'eau gagne-t-elle contre un cristal si bien tenu ? Parce qu'elle attaque en nombre et avec les bonnes armes : chaque molécule d'eau est un petit dipôle, et des dizaines d'entre elles présentent leur pôle δ− aux cations, leur pôle δ+ aux anions. Toutes ces petites attractions mises ensemble rivalisent avec la cohésion du cristal — et l'emportent, ion après ion.
Ce que tu viens de faire ion par ion, voilà comment on l'écrit.
DÉFINITION
Un solide ionique est un empilement régulier d'anions et de cations, tenu par l'attraction électrostatique entre charges opposées. Sa dissolution dans l'eau se déroule en trois étapes : la dissociation (le cristal se défait), la solvatation (chaque ion s'entoure de molécules d'eau orientées — on dit aussi hydratation), la dispersion (les ions s'éloignent dans la solution).
1.À gauche : le solide, avec l'état « (s) ». À droite : ses ions séparés, chacun avec « (aq) » — aqueux, entouré d'eau.
2.Ajuste les nombres pour conserver les éléments : CaCl₂ libère deux ions chlorure par unité.
3.Contrôle-réflexe : la charge totale à droite doit être nulle, comme le solide de départ. Si ça ne tombe pas à zéro, un coefficient manque.
EXEMPLE RÉSOLU — LE CHLORURE DE CALCIUM
Le chlorure de calcium CaCl₂ (utilisé pour déneiger les routes) est constitué d'ions Ca²⁺ et Cl⁻. Écris son équation de dissolution dans l'eau, et vérifie-la.
Étape 2 — éléments : 1 Ca et 2 Cl de chaque côté ✓.
Étape 3 — charges à droite : \(+2 + 2 \times (-1) = 0\) ✓ — neutre, comme le cristal.
Conclusion : le « 2 » devant Cl⁻ n'est pas un détail — c'est lui qui conserve la matière et la charge. C'est l'oubli n°1 en devoir.
TESTE-TOITrois questions, trente secondes
Q1Les trois étapes de la dissolution d'un solide ionique :
PAS ENCORE — élimine cette réponse et réessaie.
EXACT — le cristal se défait, chaque ion reçoit son cortège d'eau, puis tout se disperse. La fusion, elle, est un changement d'état par chauffage — rien à voir (piège n°1 de la liste).
Q2L'équation de dissolution du chlorure de calcium CaCl₂ s'écrit :
PAS ENCORE — élimine cette réponse et réessaie.
EXACT — deux Cl dans le solide → deux Cl⁻ en solution, et \(+2 - 2 = 0\) : tout est conservé. Sans le 2, il manque un chlore ET une charge — double faute.
Q3L'eau dissout bien les solides ioniques parce que…
PAS ENCORE — élimine cette réponse et réessaie.
EXACT — le δ− de l'oxygène vers les cations, les δ+ des hydrogènes vers les anions — exactement ce que le graphique montre. Un solvant apolaire n'a rien de tel à offrir : le sel y reste cristal.
3. Ce qui tient les solides moléculaires
Le sel tient par ses charges — mais qu'est-ce qui tient un glaçon ? Ou du diiode solide ? Ces solides-là sont faits de molécules neutres : pour qu'ils tiennent, il faut des attractions entre molécules. Elles existent, elles sont discrètes, et le meilleur moyen de mesurer leur force est de demander : combien faut-il chauffer pour tout défaire ? Compare les quatre candidats.
INTERACTIFLe concours de fusion
Plus la cohésion est forte, plus il faut chauffer pour fondre. Les pointillés fins : interactions de Van der Waals ; les pointillés accent : liaisons hydrogène.
Ce que le thermomètre vient de classer, voilà comment on l'écrit.
PROPRIÉTÉ — LES INTERACTIONS DE VAN DER WAALS
Entre toutes les molécules — polaires ou non — s'exercent de petites attractions électriques : les interactions de Van der Waals. Elles sont faibles, mais grandissent avec la taille des molécules (plus le nuage électronique est gros, plus il est déformable) : O₂ fond à −219 °C, le diiode I₂ — même type de molécule, en énorme — à 114 °C.
PROPRIÉTÉ — LA LIAISON HYDROGÈNE
Quand un atome H lié à un O ou un N (donc très δ+) pointe vers le doublet non liant d'un O ou d'un N d'une molécule voisine, il s'y accroche : c'est une liaison hydrogène. Plus forte que Van der Waals, environ dix fois plus faible qu'une liaison covalente — et responsable des propriétés hors norme de l'eau.
EXEMPLE RÉSOLU — L'ANOMALIE QUI TE PERMET D'EXISTER
H₂O (18 g/mol) fond à 0 °C. H₂S (34 g/mol), sa cousine plus lourde, fond à −86 °C. a. D'après la taille seule, laquelle devrait fondre le plus haut ? b. Que se passe-t-il en réalité, et pourquoi ? c. Qu'arriverait-il si l'eau suivait la règle ?
a. — H₂S, plus grosse, a des Van der Waals plus fortes : elle devrait fondre plus haut que l'eau.
b. — c'est l'inverse, et de 86 °C ! L'eau bénéficie d'un renfort massif : ses liaisons O–H très polarisées tissent des liaisons hydrogène dans tout le solide. H₂S, aux liaisons à peine polarisées (Δχ = 0,4), n'en fait presque pas.
c. — sans liaisons hydrogène, l'eau fondrait et bouillirait largement sous −50 °C : ni océans liquides, ni pluie, ni toi. Cette petite interaction discrète porte littéralement la vie.
Conclusion : taille → Van der Waals ; O–H ou N–H → liaisons hydrogène en plus. Deux questions à se poser, dans cet ordre, devant toute température de fusion.
TESTE-TOIEncore trois sur la cohésion
Q1Les interactions de Van der Waals existent…
PAS ENCORE — élimine cette réponse et réessaie.
EXACT — même les molécules parfaitement apolaires s'attirent un peu — sinon O₂ et I₂ ne formeraient jamais de solides. Faibles, universelles, et croissantes avec la taille des molécules.
Q2Une liaison hydrogène se forme quand…
PAS ENCORE — élimine cette réponse et réessaie.
EXACT — il faut les deux ingrédients : un H rendu très δ+ par son O (ou N), et un doublet non liant en face. C'est une interaction ENTRE molécules — pas une liaison dans la molécule.
Q3Classe de la plus forte à la plus faible :
PAS ENCORE — élimine cette réponse et réessaie.
EXACT — la covalente (DANS la molécule) écrase tout ; la liaison hydrogène vient loin derrière, et Van der Waals ferme la marche. C'est pour ça que dissoudre ou fondre ne casse jamais les molécules — seulement leurs liens ENTRE elles.
4. Qui se ressemble s'assemble
Te voilà équipé pour les mystères du début. Un mélange réussit quand les nouvelles attractions (entre le soluté et le solvant) rivalisent avec les anciennes (la cohésion de chacun). L'eau polaire sait retenir ce qui est polaire ou ionique ; le cyclohexane apolaire accueille ce qui est apolaire. La règle des chimistes tient en quatre mots : qui se ressemble s'assemble. Quatre situations, quatre verdicts — à toi.
INTERACTIFÇa se mélange ?
MÉLANGE 1/4
On verse de l'éthanol dans l'eau et on agite. Qu'observe-t-on ?
On verse de l'huile dans l'eau et on agite fort. Une minute plus tard ?
Le diiode I₂ est une molécule apolaire (deux atomes identiques). Dans quel solvant se dissout-il le mieux ?
On verse du sel dans du cyclohexane et on agite longtemps. Résultat ?
PAS ENCORE — compare les polarités : qui ressemble à qui ?
EXACT — l'éthanol est polaire et son groupe O–H fait des liaisons hydrogène avec l'eau : mélange total, en toutes proportions — une seule phase. C'est le mariage parfait.
EXACT — polaire contre apolaire : aucune affinité, deux couches. L'huile flotte parce qu'elle est moins dense — mais c'est la polarité qui explique la séparation, pas la densité (piège n°4).
EXACT — apolaire avec apolaire : le diiode colore intensément le cyclohexane (rose violacé) et à peine l'eau. C'est la base de l'extraction par solvant — méthode juste en dessous.
EXACT — un solide ionique a besoin de dipôles pour être solvaté — le cyclohexane n'en a pas. Le cristal reste au fond, intact. « Qui se ressemble s'assemble », dans les deux sens.
Le réflexe : polaire/ionique va avec polaire ; apolaire va avec apolaire. La densité décide seulement de qui flotte.
DÉFINITION
La solubilité d'une espèce dans un solvant est la masse maximale qu'on peut y dissoudre par litre (g/L). Deux liquides qui se mélangent en une seule phase sont miscibles. Règle de prédiction : les espèces polaires ou ioniques se dissolvent bien dans les solvants polaires, les espèces apolaires dans les solvants apolaires.
MÉTHODE — CHOISIR UN SOLVANT D'EXTRACTION
1.L'espèce à extraire doit être nettement plus soluble dans le solvant extracteur que dans la solution de départ (compare les solubilités données).
2.Le solvant extracteur doit être non miscible avec la solution de départ — sinon, impossible de les séparer ensuite.
3.Les densités doivent différer (pour que les phases se superposent dans l'ampoule à décanter) — et le solvant doit être aussi peu dangereux que possible. Contrôle-réflexe : la phase la moins dense est TOUJOURS au-dessus.
EXEMPLE RÉSOLU — L'AMPOULE À DÉCANTER
On veut extraire le diiode d'une eau iodée. Données : solubilité de I₂ : 0,3 g/L dans l'eau, 28 g/L dans le cyclohexane ; le cyclohexane est non miscible à l'eau, de densité 0,78. a. Justifie le choix du cyclohexane. b. Décris ce qu'on observe après agitation et repos. c. Où est le diiode à la fin ?
a. — trois critères ✓ : I₂ y est ≈ 90 fois plus soluble (28 contre 0,3), le cyclohexane n'est pas miscible à l'eau, et sa densité (0,78 < 1) sépare bien les phases.
b. — deux phases dans l'ampoule : le cyclohexane au-dessus (moins dense), l'eau en dessous. Après agitation, la phase du haut prend une teinte rose violacée soutenue ; l'eau se décolore.
c. — presque tout le diiode est passé dans le cyclohexane — il a déménagé vers le solvant qui lui ressemble. Il ne reste qu'à ouvrir le robinet du bas pour évacuer l'eau.
Conclusion : l'extraction n'est que « qui se ressemble s'assemble », organisé en verrerie. Trois critères à réciter, une ampoule à dessiner — question de TP archi-classique.
TESTE-TOITrois sur les mélanges
Q1« Qui se ressemble s'assemble » signifie :
PAS ENCORE — élimine cette réponse et réessaie.
EXACT — la « ressemblance » qui compte est la polarité : polaire avec polaire (et ionique), apolaire avec apolaire. La densité ne décide que de l'étage de chaque phase.
Q2Pour dissoudre beaucoup de diiode (apolaire), on choisit…
PAS ENCORE — élimine cette réponse et réessaie.
EXACT — 28 g/L contre 0,3 g/L dans l'eau : un facteur 90. Et non, l'eau n'est pas « universelle » — elle est championne du polaire et nulle en apolaire.
Q3Eau et cyclohexane, agités puis laissés au repos :
PAS ENCORE — élimine cette réponse et réessaie.
EXACT — polaire contre apolaire → deux phases, quelles que soient les quantités ; et d = 0,78 < 1 place le cyclohexane à l'étage du haut. Deux infos, deux raisonnements différents.
5. Le savon, ou l'art de réconcilier l'eau et le gras
Dernier acte : la vaisselle. L'assiette est grasse, l'eau est polaire, la graisse est apolaire — d'après tout ce chapitre, c'est perdu d'avance. Et pourtant le liquide vaisselle gagne. Son arme secrète est une molécule double agent : une longue queue apolaire qui adore le gras, une tête ionique qui adore l'eau. Essaie d'abord sans savon, puis avec — et rince.
INTERACTIFLa molécule à deux têtes
Chaque tensioactif : un trait (la queue lipophile, un long squelette carboné apolaire) et un disque accent (la tête hydrophile, ionique). La graisse est la tache éteinte.
Ce que le rinçage vient de montrer, voilà comment on l'écrit.
DÉFINITION
Un savon contient des espèces amphiphiles (ou tensioactives) : une longue chaîne carbonée lipophile — apolaire, qui fuit l'eau et se plante dans les graisses — et une tête hydrophile — ionique ou très polaire, que l'eau solvate volontiers. En présence de graisse, elles s'organisent en micelles : la gouttelette emballée, queues vers l'intérieur, têtes vers l'eau.
POURQUOI ?
Le savon ne « dissout » pas la graisse — aucun miracle de polarité. Il la déguise : vue de l'extérieur, une micelle n'est qu'une boule hérissée de têtes hydrophiles, un objet parfaitement fréquentable pour l'eau. La graisse voyage incognito à l'intérieur, et le courant de rinçage emporte tout. D'où la règle d'or : savonner ne suffit pas, il faut rincer.
À RETENIR
Amphiphile = queue lipophile + tête hydrophile. Le savon emballe la graisse en micelles que l'eau accepte — il ne la dissout pas, il la fait passer en douce.
TESTE-TOIQuatre questions pour finir
Q1La tête d'un tensioactif est…
PAS ENCORE — élimine cette réponse et réessaie.
EXACT — la tête, ionique ou très polaire, est le côté que l'eau solvate. C'est la molécule entière qui est « les deux à la fois » — amphiphile — jamais la tête seule.
Q2Face à une tache de gras, la queue lipophile…
PAS ENCORE — élimine cette réponse et réessaie.
EXACT — apolaire avec apolaire : la queue trouve dans la graisse le seul refuge qui lui ressemble — c'est « qui se ressemble s'assemble » qui fait tout le travail d'ancrage.
Q3Une micelle, c'est…
PAS ENCORE — élimine cette réponse et réessaie.
EXACT — l'emballage parfait : l'intérieur apolaire loge la graisse, l'extérieur hydrophile parle à l'eau. C'est exactement ce que le graphique a construit au rinçage.
Q4« Le sel fond dans l'eau. » Ton verdict ?
PAS ENCORE — élimine cette réponse et réessaie.
EXACT — fondre = passer à l'état liquide par chauffage (801 °C pour NaCl) ; se dissoudre = être défait ion par ion par les dipôles de l'eau, à température ambiante. Deux phénomènes sans rapport — le piège n°1.
LES PIÈGES CLASSIQUES
« Le sel fond dans l'eau. » Non : il se dissout. Fondre, c'est passer liquide sous l'effet de la chaleur (801 °C pour NaCl) ; se dissoudre, c'est être démonté ion par ion par les dipôles du solvant, à froid. L'examinateur guette ce mot.
Oublier le coefficient dans l'équation de dissolution. CaCl₂ libère 2 Cl⁻ ; Na₂SO₄ libère 2 Na⁺. Le contrôle est automatique : la somme des charges à droite doit faire zéro. Et n'oublie ni le (s) ni les (aq).
Prendre la liaison hydrogène pour une liaison covalente. La liaison hydrogène est une interaction entre molécules, environ dix fois plus faible qu'une covalente. Dissoudre ou faire fondre casse des interactions — jamais les molécules elles-mêmes.
« L'huile ne se mélange pas parce qu'elle est plus légère. » La densité explique qui flotte, pas le refus de se mélanger — c'est l'incompatibilité polaire/apolaire qui sépare les phases. De l'huile plus dense que l'eau formerait aussi deux couches… dans l'autre ordre.
Croire que le savon dissout la graisse. Il l'emballe en micelles que l'eau accepte de transporter. Nuance décisive : sans rinçage, les micelles restent sur place — savonner sans rincer ne nettoie rien.
L'ESSENTIEL EN 5 LIGNES
SOLIDE IONIQUE
Anions + cations alternés, tenus par l'attraction électrostatique — la cohésion la plus forte (NaCl fond à 801 °C).
MOLÉCULAIRE
Van der Waals entre toutes les molécules (croissent avec la taille) ; liaisons hydrogène en renfort quand H lié à O/N pointe vers un O/N voisin.
Qui se ressemble s'assemble : polaire/ionique avec solvant polaire, apolaire avec apolaire. Extraction : plus soluble + non miscible + densités différentes.
SAVON
Espèce amphiphile : queue lipophile plantée dans la graisse, tête hydrophile vers l'eau — micelles emportées au rinçage.
Exercices
15 corrigés
Commence par le niveau 1. Cherche vraiment avant d'ouvrir le corrigé — c'est là que ça rentre. Les exercices suivent l'ordre du cours : la dissolution et ses équations, la cohésion des solides, solubilité et extraction, les savons — et un problème pour finir.
EXERCICE 01 · la cohésion du selniveau 1
Le chlorure de sodium est un empilement d'ions Na⁺ et Cl⁻. a. Quelle interaction assure la cohésion de ce cristal ? b. Pourquoi les ions s'y rangent-ils en alternant + et − ? c. De quel chapitre vient la loi qui décrit cette interaction ?
CORRIGÉ
a. — l'attraction électrostatique entre ions de charges opposées.
b. — l'alternance place chaque ion au plus près de ses opposés (attraction) et tient ses semblables à distance (répulsion) : c'est l'arrangement le plus stable.
c. — la loi de Coulomb, du chapitre « Interactions et champs » : la chimie des solides ioniques est de l'électrostatique appliquée.
Conclusion : un cristal de sel est un exercice de loi de Coulomb en trois dimensions — les chapitres se répondent.
EXERCICE 02 · équations de dissolutionniveau 1
Écris l'équation de dissolution dans l'eau : a. du chlorure de potassium KCl (ions K⁺ et Cl⁻) ; b. de l'hydroxyde de sodium NaOH (ions Na⁺ et HO⁻).
CORRIGÉ
a. — \(\mathrm{KCl(s)} \longrightarrow \mathrm{K^+(aq)} + \mathrm{Cl^-(aq)}\).
b. — \(\mathrm{NaOH(s)} \longrightarrow \mathrm{Na^+(aq)} + \mathrm{HO^-(aq)}\) — l'ion hydroxyde part d'un bloc, on ne le découpe pas.
Conclusion : (s) à gauche, (aq) partout à droite, et les ions polyatomiques restent entiers. Charges : 0 des deux côtés ✓.
EXERCICE 03 · le coefficient piègeniveau 2
Le chlorure de magnésium MgCl₂ est constitué d'ions Mg²⁺ et Cl⁻. a. Écris son équation de dissolution. b. Vérifie la conservation des éléments et de la charge. c. Combien d'ions chlorure libère la dissolution de 5 unités MgCl₂ ?
CORRIGÉ
a. — \(\mathrm{MgCl_2(s)} \longrightarrow \mathrm{Mg^{2+}(aq)} + 2\,\mathrm{Cl^-(aq)}\).
b. — éléments : 1 Mg, 2 Cl de chaque côté ✓ ; charges : \(+2 - 2 = 0\) ✓.
c. — chaque unité libère 2 Cl⁻ : \(5 \times 2 = 10\) ions chlorure.
Conclusion : le coefficient 2 se propage dans tous les calculs de quantités — l'oublier ici, c'est se tromper partout ensuite.
EXERCICE 04 · le sulfate de sodiumniveau 2
Le sulfate de sodium Na₂SO₄ est constitué d'ions Na⁺ et d'ions sulfate SO₄²⁻. a. Écris son équation de dissolution. b. Un flacon indique « solution de sulfate de sodium » : quels ions contient-elle, et dans quelles proportions ?
b. — des ions Na⁺ et SO₄²⁻, deux fois plus de sodium que de sulfate — c'est l'équation qui fixe la proportion 2:1.
Conclusion : l'ion sulfate voyage d'un bloc, avec sa charge 2− ; le sodium compense en nombre. L'équation de dissolution est la carte d'identité de la solution.
EXERCICE 05 · le concours de fusionniveau 2
Quatre solides et leurs températures de fusion : O₂ (−219 °C), H₂O (0 °C), I₂ (114 °C), NaCl (801 °C). Associe chaque température à l'interaction dominante qui assure la cohésion, et justifie l'ordre obtenu.
CORRIGÉ
Étape 1 — O₂ (−219 °C) : Van der Waals minuscules (petite molécule apolaire). I₂ (114 °C) : Van der Waals aussi, mais molécule énorme — bien plus fortes.
Étape 2 — H₂O (0 °C) : liaisons hydrogène en renfort — une petite molécule qui fond anormalement haut. NaCl (801 °C) : cohésion ionique, la plus forte.
Étape 3 — l'ordre suit la hiérarchie des interactions : VdW faibles < VdW fortes / liaisons H < ionique.
Conclusion : une température de fusion est un thermomètre à cohésion — plus on chauffe pour défaire, plus le lien était solide.
EXERCICE 06 · I₂ contre H₂Oniveau 2
Le diiode I₂ (molécule apolaire, 254 g/mol) fond à 114 °C ; l'eau (molécule polaire, 18 g/mol) fond à 0 °C. a. Quelle interaction tient le solide de diiode ? Pourquoi est-elle si efficace ici ? b. Et la glace ? c. Pourquoi comparer ces deux-là est-il instructif ?
CORRIGÉ
a. — uniquement des Van der Waals (I₂ est apolaire)… mais sur une molécule géante au nuage électronique très déformable : elles deviennent substantielles — 114 °C.
b. — la glace tient par ses liaisons hydrogène — un réseau serré qui compense la petitesse de la molécule.
c. — deux chemins très différents (la taille contre le réseau de liaisons H) mènent à des cohésions comparables : la nature de l'interaction compte autant que sa liste.
Conclusion : devant une température de fusion, demande-toi toujours QUI tient le solide — et avec quoi.
EXERCICE 07 · où sont les liaisons H ?niveau 2
Parmi ces liquides, lesquels forment des liaisons hydrogène entre leurs molécules ? Justifie pour chacun. a. L'éthanol CH₃–CH₂–OH. b. Le méthane CH₄ (liquéfié). c. L'ammoniac NH₃ (liquéfié). d. Le cyclohexane C₆H₁₂.
CORRIGÉ
a. — oui : le groupe O–H fournit le H très δ+ et l'oxygène offre ses doublets — les deux ingrédients.
b. — non : les H du méthane sont liés à un carbone (C–H à peine polarisée) : pas de H suffisamment δ+, pas de O ni N. Van der Waals seulement.
c. — oui : N–H polarisée + doublet non liant de l'azote — l'équivalent azoté de l'eau.
d. — non : uniquement des C et des H — aucun des deux ingrédients.
Conclusion : cherche le tandem « H lié à O/N » + « O/N receveur ». Pas de tandem, pas de liaison hydrogène.
EXERCICE 08 · miscible ou pasniveau 1
Prévois, en justifiant par la polarité : a. eau + éthanol ; b. eau + cyclohexane ; c. huile + cyclohexane.
CORRIGÉ
a. — miscibles : deux polaires, et l'éthanol fait des liaisons hydrogène avec l'eau.
b. — non miscibles : polaire contre apolaire — deux phases, cyclohexane au-dessus (d = 0,78).
c. — miscibles : deux apolaires — le gras se mélange au gras.
Conclusion : trois verdicts, une seule règle. La densité ne sert qu'à prédire l'étage des phases quand il y en a deux.
EXERCICE 09 · les solubilités du diiodeniveau 2
Solubilité du diiode I₂ : 0,3 g/L dans l'eau, 28 g/L dans le cyclohexane. a. Explique cet écart à partir des polarités. b. Justifie que I₂ est apolaire à partir de son schéma de Lewis. c. Quelle masse maximale de diiode peut-on dissoudre dans 250 mL de cyclohexane ?
CORRIGÉ
a. — I₂ apolaire « ressemble » au cyclohexane apolaire (Van der Waals compatibles), pas à l'eau polaire — facteur ≈ 90 entre les deux solubilités.
b. — deux atomes identiques : Δχ = 0, liaison non polarisée — la molécule ne peut pas avoir de pôles.
c. — \(m = 28 \times 0{,}250 = 7{,}0\) g.
Conclusion : la solubilité est une grandeur par litre — pense à multiplier par le volume réel. Et la justification « apolaire » remonte toujours au chapitre précédent.
EXERCICE 10 · le sucre et le selniveau 2
Le sel (NaCl, ionique) et le sucre (saccharose, molécule couverte de groupes O–H) se dissolvent tous deux très bien dans l'eau. a. Décris ce qui se passe à l'échelle microscopique pour le sel. b. Même question pour le sucre — qu'est-ce qui change ? c. Pourquoi aucun des deux ne se dissout-il dans le cyclohexane ?
CORRIGÉ
a. — dissociation en ions Na⁺ et Cl⁻, chacun solvaté par des molécules d'eau orientées — le cristal disparaît en tant qu'édifice.
b. — les molécules de saccharose se séparent SANS se casser : chacune part entière, entourée d'eau accrochée à ses groupes O–H par liaisons hydrogène. Pas d'ions — une eau sucrée ne conduit pas le courant.
c. — le cyclohexane n'a ni dipôles pour solvater des ions, ni possibilité de liaisons hydrogène : rien à offrir à ces deux solutés polaires/ioniques.
Conclusion : deux dissolutions réussies, deux mécanismes — dissociation en ions pour l'ionique, dispersion de molécules entières pour le moléculaire polaire.
EXERCICE 11 · l'extraction complèteniveau 3
Tu disposes d'eau iodée (diiode dissous dans l'eau) et de trois solvants candidats : l'éthanol (miscible à l'eau), le cyclohexane (non miscible, d = 0,78, I₂ très soluble) et le dichlorométhane (non miscible, d = 1,33, I₂ très soluble). a. Élimine un candidat et justifie. b. Pour chacun des deux restants, indique la position des phases dans l'ampoule à décanter. c. Décris les étapes de l'extraction avec le cyclohexane.
CORRIGÉ
a. — l'éthanol : miscible à l'eau, il ne formera jamais de seconde phase — impossible de séparer ensuite. Éliminé, quelle que soit sa capacité à dissoudre I₂.
b. — cyclohexane (d = 0,78 < 1) : phase organique AU-DESSUS de l'eau. Dichlorométhane (d = 1,33 > 1) : phase organique EN DESSOUS. Les deux conviennent : seule la géométrie de l'ampoule change.
c. — verser l'eau iodée et le cyclohexane dans l'ampoule ; agiter (en dégazant), laisser décanter ; le diiode migre dans la phase du haut, qui se colore ; soutirer la phase aqueuse par le robinet du bas, puis récupérer la phase organique.
Conclusion : les trois critères de la méthode se testent dans l'ordre — la miscibilité élimine d'office, la densité ne fait que placer les étages.
EXERCICE 12 · anatomie d'un savonniveau 2
L'ion carboxylate d'un savon s'écrit CH₃–(CH₂)₁₆–COO⁻. a. Identifie la partie lipophile et la partie hydrophile, en justifiant. b. Pourquoi l'eau seule ne décolle-t-elle pas une graisse ? c. Dessine (ou décris) la position de trois de ces ions à la surface d'une gouttelette de graisse dans l'eau.
CORRIGÉ
a. — la longue chaîne CH₃–(CH₂)₁₆– est lipophile : que des C–H, apolaire. La tête –COO⁻ est hydrophile : chargée, solvatée avec enthousiasme par l'eau.
b. — l'eau polaire n'a aucune affinité pour la graisse apolaire : elle glisse dessus sans l'accrocher — « qui se ressemble s'assemble » joue contre elle.
c. — chaque ion se plante queue première dans la graisse, tête –COO⁻ tournée vers l'eau — la surface de la gouttelette se hérisse de têtes hydrophiles.
Conclusion : tout le pouvoir du savon tient dans sa double nationalité — une moitié dans chaque camp.
EXERCICE 13 · savonner ET rincerniveau 3
Explique, avec le vocabulaire du chapitre, chaque étape du lavage d'une poêle grasse : a. ce que font les tensioactifs pendant qu'on frotte ; b. ce que devient la graisse au moment du rinçage ; c. pourquoi une poêle savonnée mais non rincée reste sale ; d. pourquoi l'eau très chaude aide.
CORRIGÉ
a. — les queues lipophiles s'enfoncent dans le gras ; le frottement morcelle la couche en gouttelettes, chacune aussitôt hérissée de têtes hydrophiles.
b. — les gouttelettes emballées — les micelles — sont acceptées par l'eau et partent avec le courant de rinçage.
c. — sans courant d'eau, les micelles restent posées sur la poêle : la graisse est emballée… mais toujours là. Le rinçage fait partie du lavage.
d. — la chaleur ramollit la graisse (ses Van der Waals internes faiblissent) : plus facile à morceler en gouttelettes. La chimie ne change pas, la mécanique devient plus facile.
Conclusion : frotter morcelle, le savon emballe, l'eau emporte — trois rôles distincts, tous nécessaires.
EXERCICE 14 · problème : le secret de la mayonnaiseniveau 3
La vinaigrette (huile + vinaigre) se sépare en deux phases en une minute. La mayonnaise (huile + jaune d'œuf + moutarde + vinaigre) tient des semaines, alors qu'elle contient les mêmes ingrédients ennemis. Le jaune d'œuf et la moutarde apportent de la lécithine, une molécule amphiphile. a. Rappelle pourquoi la vinaigrette se sépare. b. Explique, schéma mental à l'appui, comment la lécithine stabilise la mayonnaise. c. En quoi ce mécanisme est-il exactement celui du savon ? d. Propose une raison pour laquelle il faut verser l'huile petit à petit en fouettant.
CORRIGÉ
a. — huile apolaire, vinaigre aqueux polaire : non miscibles. Les gouttelettes créées en secouant fusionnent entre elles et les deux phases se reforment.
b. — la lécithine plante ses queues lipophiles dans chaque gouttelette d'huile et tourne ses têtes hydrophiles vers le vinaigre : chaque gouttelette est emballée. Deux gouttelettes « hérissées » ne peuvent plus fusionner — l'émulsion tient.
c. — c'est le mécanisme de la micelle : emballer l'apolaire dans une coque compatible avec le polaire. Le savon décroche la graisse, la lécithine la maintient dispersée — même molécule à deux têtes, missions différentes.
d. — il faut le temps de créer beaucoup de petites gouttelettes ET de laisser la lécithine tapisser chacune. Trop d'huile d'un coup : des gouttes énormes, pas assez emballées, qui fusionnent — la mayonnaise « tombe ».
Conclusion : la mayonnaise est une victoire de la chimie amphiphile sur « qui se ressemble s'assemble ». Le fouet fait le reste.
VERS LE BAC — EXERCICE 15≈ 45 MIN · SANS CALCULATRICE
Le diiode, de l'armoire à pharmacie au TP. Données : solubilité de I₂ : 0,3 g/L dans l'eau, 28 g/L dans le cyclohexane ; densités : eau 1,00, cyclohexane 0,78 ; le cyclohexane est non miscible à l'eau ; χ(I) = 2,7.
PARTIE A — DISSOUDRE
Le sérum physiologique est une solution de chlorure de sodium. Quelle interaction assure la cohésion du cristal de NaCl avant dissolution ?
Écris l'équation de dissolution de NaCl dans l'eau.
Explique pourquoi l'eau, molécule polaire, réussit cette dissolution — avec le devenir précis de chaque type d'ion.
PARTIE B — EXTRAIRE
Justifie que la molécule de diiode I₂ est apolaire.
On veut extraire le diiode d'une eau iodée : justifie le choix du cyclohexane par les trois critères du cours.
Fais le schéma légendé de l'ampoule à décanter après agitation et repos (position et contenu des phases).
Où se trouve l'essentiel du diiode à la fin ? Comment le voit-on à l'œil nu ?
CORRIGÉ — LES GRANDES ÉTAPES
A.1 — l'attraction électrostatique entre les ions Na⁺ et Cl⁻ (loi de Coulomb).
A.3 — les molécules d'eau, polaires, s'orientent : oxygène (δ−) vers les Na⁺, hydrogènes (δ+) vers les Cl⁻ — dissociation, solvatation, dispersion.
B.1 — deux atomes identiques : Δχ = 0, liaison non polarisée, aucune charge partielle — molécule apolaire.
B.2 — I₂ y est ≈ 90 fois plus soluble ; le cyclohexane est non miscible à l'eau ; les densités diffèrent (0,78 contre 1,00) — trois critères ✓.
B.3 — deux phases : cyclohexane au-dessus (moins dense), eau au-dessous ; robinet en bas, bouchon en haut — schéma classique de l'ampoule.
B.4 — dans la phase organique du haut, colorée en rose violacé ; l'eau, en dessous, s'est décolorée. La couleur EST la preuve du déménagement.
Conclusion : partie A, la dissolution récitée proprement ; partie B, l'extraction argumentée critère par critère. Aucun calcul — que du raisonnement, comme souvent sur ce chapitre.