De la structure à la polarité des molécules - Polarité d'une molécule (partie D)

Document 1 - Polarité d’une molécule

Une molécule est polaire lorsque les centres des charges partielles positives et négatives ne sont pas confondus. Dans le cas contraire, la molécule est dite apolaire. Pour déterminer si une molécule est polaire ou non, il est essentiel d’analyser sa géométrie.

Exemple de la molécule de tétrachlorométhane

• \(\chi\mathrm{(C-C\ell) > 0,40}\), donc la liaison \(\mathrm{C-C\ell}\) est polarisée.
• \(\chi\mathrm{(C)} < \chi\mathrm{(C\ell)}\), donc \(\mathrm{C}\) porte la charge partielle \(\delta^+\) et \(\mathrm{C\ell}\) porte la charge partielle \(\delta^-\).
• L'élément \(\mathrm{C}\) est entouré de quatre groupements (doublets liants ici) et de quatre atomes ; la molécule de tétrachlorométhane est donc tétraédrique.
• D’après la géométrie, le centre des charges partielles positives \(\mathrm{G^+}\) et le centre des charges partielles négatives \(\mathrm{G^-}\) se superposent au niveau de l’atome de carbone ; la molécule est donc apolaire, comme le montre l'image ci-dessous.

Document 2 - Modèle moléculaire de deux molécules

Document 3 - Électrisation et action d'un champ électrique

En frottant une baguette d'ébonite avec un chiffon, celle-ci se charge légèrement : on dit qu'elle a été électrisée, sa surface est alors chargée négativement. Lorsqu’une molécule polaire est placée près d’un champ électrique, elle s’oriente en réponse à ce champ. En effet, les charges opposées de la molécule (\(\mathrm{G^+}\)et \(\mathrm{G^-}\)) subissent des forces contraires, ce qui aligne la molécule dans la direction du champ, comme l'indique le schéma ci-dessous.

Questions

1. En vous appuyant sur les réponses aux parties B et C de l’activité, ainsi que sur le document 3, indiquez si les molécules d’eau, de méthane, de dioxyde de carbone et d’ammoniac sont polaires ou apolaires.

2. Retour à la problématique initiale : pourquoi une baguette électrisée fait-elle dévier un filet d’eau ou d’acétone, mais pas de cyclohexane ?

À l’aide de vos nouvelles connaissances et du document 2, répondez à cette problématique.
N'oubliez pas de représenter les molécules pour mettre en évidence leur caractère polaire ou apolaire, et ainsi expliquer les différences de comportement observées.

3. À l’aide de l’ensemble des activités réalisées (parties A, B, C et D) et des documents étudiés, réaliser une carte mentale qui résume les étapes nécessaires pour déterminer si une molécule est polaire ou apolaire.