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Exercices

1/ La formule brute d'une molécule indique le nombre d'atomes présents dans la molécule.

Comprendre

molécule d'eauPlongée dans le maïs
Atomes et molécules

Les atomes peuvent se lier entre eux afin d'être plus stables. On appelle ce groupement d'atomes des molécules (ou parfois des ions quand ils portent une charge électrique). Afin de savoir de quelle molécule on parle, on les représente par leur formule brute qui permet de représenter le nombre de chaque type d'atome dans la molécule.C'est la façon la plus courte de représenter une molécule.
Chaque atome est associé à une lettre ou deux qu'on appelle son symbole. Par exemple, l'eau est constituée de deux atomes d'hydrogène(de symbole H) et d'un atome d'oxygène (de symbole O), sa formule est donc H2O (on pourrait aussi écrire OH2)

Appliquer

Construire une molécule

Les symboles des atomes commencent toujours par une majuscule et la deuxième lettre (s'il y en a une) est toujours en minuscule.
L'azote (en ancien français nitrogène) tire son symbole (N) de la première lettre de son ancien nom. On a mis deux lettre pour le cuivre (Cu) pour ne pas le confondre avec le carbone (C).

Le nombre d'atomes dans une molécule est indiqué en indice après le symbole(en indice signifie en petit et en bas). Quand il n'y a pas de nombre, cela équivaut à 1. Le dioxyde de carbone est composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène, on le notera CO2
H2O2, la molécule de l’eau oxygénée contient 2 atomes d’hydrogène(H) et deux atomes d’oxygène(O).
CH4(le méthane) contient un atome de carbone(C) et 4 atomes d’hydrogène(H).

2/ Pour indiquer combien de molécules sont présentes, on met un chiffre devant la formule brute de la molécule.

Comprendre

Il arrive dans une équation chimique que plusieurs molécules identiques soient mises en jeu. Pour indiquer que l'on a plusieurs molécules identiques, il suffit d'indiquer le chiffre(taille normale) juste avant la formule.exemple 3H2O signifie qu'il y a 3 molécules d'eau)

3/ La formule développée représente toutes les liaisons présentes entre les atomes de la molécule.

Comprendre

molécule ethanol modèle moleculaire formule developpée ethanollivret molécule d'eauComment les atomes se lient
Formule développée

Afin de représenter l'organisation des atomes dans une molécules, on utilise la formule développée où toutes les liaisons entre les atomes sont représentées. C'est plus long à écrire que la formule brute mais bien plus riche en informations. On peut savoir comment les atomes sont agencés et nous donne une idée des propriétés physiques et chimiques des molécules.

Liaison covalente

Lorsqu'un atome a un électron célibataire (un électron seul) sur sa couche externe, il peut l'utiliser pour créer une liaison avec un autre atome. Lorsque s'établit une liaison, les deux atomes donnent chacun un électron et ces deux électrons forment un doublet liant (car ils lient deux atomes). Dans une molécule, chaque atome aura donc autant de liaisons que d'électrons célibataires Le carbone possède 4 électrons célibataires sur sa couche externe, il se liera donc 4 fois, l'oxygène se liera toujours 2 fois, l'hydrogène 1 fois...
La couche externe est aussi appelée couche de valence, c'est pour cela que les liaisons des électrons de la couche externe (les électrons de valence) sont appelés liaisons covalentes. Les liaisons covalentes résultent de la mise en commun de deux électrons et permettent de remplir la couche externe et de rendre les éléments stables(on peut le vérifier grâce à la règle du duet et de l'octet).

Appliquer

On représente les atomes par leur symbole (Lettre).Les liaisons entre les atomes sont représentées par des traits.

Analyse

Il existe même des représentations pour représenter les molécules en 3D sur papier (voir représentation de Cram, Fischer,Newman et Haworth)

4/ La formule semi-développée équivaut à la formule développée sauf qu'on ne représente pas les liaisons avec l'hydrogène.

Comprendre

formule brute et developpée
Molécule organique
Molécule composé d'un chaîne de carbone, ce qui est très courant dans les molécules du vivant.

L'hydrogène est l'atome le plus présent de l'Univers(le plus léger aussi), il est très présent dans toutes les molécules du vivant et ne pas représenter la multitude de liaisons avec l'hydrogène peut faire gagner un temps précieux.
Pour être précis, on ne représente pas les liaisons entre le carbone et l'hydrogène (liaisons très courantes dans les molécules organiques).

5/ Deux molécules ayant des formules brutes identiques et de formules semi-développées différentes seront appelées isomères.

Comprendre

types d'isomérie isomère methylpropane et butane

Ces molécules, appelées isomères, peuvent avoir des propriétés physiques, chimiques et biologiques différentes.Le terme isomérie vient du grec isos = identique et meros = partie.
Des isomères peuvent être très différents les uns des autres. Il ne faut donc pas se fier à la formule brute pour identifier une molécule.

Analyse

Gras : cis et transisomere E et Z
Isomères Z et E

Une double liaison entre deux atomes les empêchent de tourner sur eux-mêmes, cela arrive souvent dans une chaîne de carbones. Deux molécules peuvent être strictement identiques à l'exception de leur placement par rapport à cette double liaison. On les appelle les isomères cis et trans ou Z et E.
Les isomères Z(ou cis) ont leurs plus longue chaîne du même côté de la double liaison.Le Z vient de l'allemand zusammen qui signifie ensemble.
Les isomères E(ou trans) ,les plus courants pour des raisons d'encombrements, ont leur plus longue chaîne de part et d'autre de la double liaison. (E = entgegen qui signifie contre)

6/ Certains agencement d'atomes confèrent aux molécules des propriétés particulières, on les appelle des groupes caractéristiques.

Comprendre

caracteristique glucoseacide aminé et groupement amine et acidegroupes caracteristiques exemplesForme des molécules
Groupes caractéristiques

En chimie, les molécules du vivant peuvent être considérés comme constitués d'une chaîne de carbone(parfois appelé squelette carboné) appelé alcane, et d’un ou plusieurs groupes d'atomes qui lui donnent des propriétés particulières : les groupes caractéristiques. La molécule possédera donc les propriétés données par ses différents groupes caractéristiques. Le groupement hydroxyle permet à une molécule d'être bien plus soluble dans l'eau
Les acides carboxyliques peuvent libérer facilement un ion H+ et rendre une solution acide.

Les familles et fonctions

Les groupements caractéristiques donnent leurs spécificités(fonctions) aux molécules(facultés à se lier ensemble, à se dissoudre dans un liquide, à réagir facilement...). Afin de les comparer, on a regroupé dans des familles les molécules qui ont des propriétés équivalentes. La famille sera décidée en fonction du groupe caractéristique prépondérant et déterminera le suffixe à la fin du nom de la molécule.Les alcools(possédant un groupe OH) finiront en -ol, les amines(N) finiront en -ine...

Acides aminés
Les acides aminés doivent leur nom au fait qu'ils sont constitués d'un acide carboxylique(-COOH) et d'une amine(-N-).Les groupes amines peuvent se lier au groupes des acides carboxyliques(liaison peptidiques),c'est pour ça que les acides aminés, qui possèdent les deux, peuvent former de longues chaînes (jusqu'à des milliers de molécules!), les protéines.

Appliquer

On peut savoir si une molécule contient un groupe caractéristique en regardant sa formule développée ou semi-développée pour y reconnaître les groupes.
Souvent le nom de la molécule peut nous donner des indice sur ce qu'elle contient. En effet, les chimistes utilisent des conventions très précises qui permettent de connaître la constitution d'un molécule grâce à son nom. Souvent, cela donne des noms un peu long, c'est pourquoi les molécules qu'on utilise souvent ont des petits noms hérités de l'endroit où on les a découvert, du scientifique qui l'a synthétisé... Même dans ces noms, le suffixe (syllabe de fin) donne une indication. Toutes les amines auront un nom qui fini en "ine", tous les alcools auront un nom qui finit en "ol", les acides carboxyliques des noms qui finissent en "ique"...
Certaines molécules contiennent de nombreux groupes caractéristiques, leur nom d'usage ne pourra bien sûr pas contenir tous les suffixes, on retiendra le plus important dans l'usage qu'on fait de la molécule.

6/ Exercices

Appliquer

6/ Points communs et différencesAnimation 
(8 mn)
6/ Transformation des alcoolsImage 
(10 mn)
oxydation alcool

Paul explique à son père que le sucre contenu dans le raisin donne l’alcool contenu dans le vin . Que le vin peut devenir du vinaigre si il s'oxyde trop sous l'action du dioxygène de l'air. Il tente d’écrire les formules de ces molécules mais ne sait plus les identifier. Vous allez devoir l’aider.

Recopier les noms suivants et les associer aux molécules A, B,C et D représentées ci-contre:
1)Glucose(contient deux groupement carbonyle et de nombreux groupements hydroxyle)
2)Ethanol (contient un groupement hydroxyle)
3)Acide éthanoïque (contient un groupement carboxyle)
4)Ethanal (contient groupement carbonyle)

1)Glucose => D 2)Ethanol => A 3)Acide éthanoïque =>B 4)Ethanal =>C

Représenter les formules développées des molécules qui ne le sont pas déjà.

Entourer les groupes caractéristiques de chaque molécule

Sachant que le vinaigre est acide, associer à la bonne molécule les noms :sucre, alcool, vinaigre

En comparant les liaisons entre le carbone et l'oxygène des molécules A,B et C, tentez une hypothèse sur ce qu'est une oxydation.

Plus une molécule est oxydée, plus ses carbones ont de liaisons avec l'oxygène