Les molécules, les ions
Seconde physique-chimie • Formule brute • Formule développée • Isomères • Ions • Solutions ioniques
Objectifs du chapitre
Ce cours reprend tes phrases comme base : définition d’une molécule, formules brute, développée et semi-développée, isomérie, nombre de liaisons usuelles, ions, cations, anions et dissolution d’un solide ionique dans l’eau.
Lire une formule
Identifier les atomes présents et compter leur nombre.
Représenter
Passer d’une formule brute à une formule développée ou semi-développée simple.
Différencier
Molécule neutre, ion chargé, cation, anion, isomères.
I. Les molécules
Une molécule, c’est un assemblage d’atomes électriquement neutre.
Ces atomes sont liés entre eux par des liaisons covalentes.
Exemples :
- H₂O : eau ;
- CO₂ : dioxyde de carbone ;
- O₂ : dioxygène ;
- C₂H₆O : éthanol ou éther diméthylique selon la structure ;
- N₂ : diazote ;
- C₆H₁₂O₆ : glucose.
Chaque lettre correspond à un atome. Le nombre qui suit indique la quantité de cet atome.
H₂O → 2 hydrogènes liés à 1 oxygène.
C₂H₆O → 2 carbones liés à 6 H et 1 oxygène.
II. Formule brute, développée, semi-développée
Formule brute
Formule brute : on représente les constituants de la molécule.
Exemples : C₂H₆O, C₆H₁₂O₆.
Formule développée
Formule développée : on représente toutes les liaisons.
Formule semi-développée
Forme semi-développée : on ne représente pas les liaisons avec l’hydrogène.
III. Isomères et nombre de liaisons
On remarque que deux molécules différentes peuvent avoir la même formule brute. Ce sont des isomères.
Définition : isomères = 2 molécules avec la même formule brute mais des structures différentes.
Les isomères auront des propriétés totalement différentes.
On retiendra que :
| Atome | Nombre de liaisons |
|---|---|
| C | 4 liaisons |
| H | 1 liaison |
| O | 2 liaisons |
| N | 3 liaisons |
Exercice type — Lire une formule brute
Donner la composition du glucose C₆H₁₂O₆.
Correction :
Chaque lettre correspond à un atome. Le nombre qui suit indique la quantité de cet atome.
C₆H₁₂O₆ contient 6 atomes de carbone, 12 atomes d’hydrogène et 6 atomes d’oxygène.
Exercice type — Identifier des isomères
CH₃—CH₂—OH et CH₃—O—CH₃.
Correction :
Dans les deux cas, on compte 2 C, 6 H et 1 O.
Les deux molécules ont la même formule brute C₂H₆O.
Elles n’ont pas la même structure : ce sont des isomères.
IV. Les ions
Définition : un ion, c’est un assemblage électriquement chargé qui possède une charge électrique.
Exemples : HO⁻, H₃O⁺, ClO⁻, CH₃COO⁻, Fe²⁺, Cl⁻, Ag⁺.
Fe²⁺
ion monoatomique
Cl⁻
ion monoatomique
Ag⁺
ion monoatomique
H₃O⁺
ion polyatomique
HO⁻
ion polyatomique
CH₃COO⁻
ion polyatomique
Les ions n’existent qu’en solution, dans l’eau.
Les ions sont la plupart du temps produits par la dissolution d’un solide ionique.
La charge électrique est liée à l’excès ou au défaut d’un ou plusieurs électrons.
Cations : ions chargés positivement.
Anions : ions chargés négativement.
On compte les lettres pour savoir qui est + : cation contient un t comme +.
Exercice type — Cation ou anion ?
Classer Na⁺, Cl⁻, Fe²⁺, HO⁻, H₃O⁺.
Correction :
Cations : Na⁺, Fe²⁺, H₃O⁺.
Anions : Cl⁻, HO⁻.
V. Exercices contextualisés
1. Eau de mer à Wallis
L’eau de mer contient des ions Na⁺ et Cl⁻.
- Donner le solide ionique correspondant.
- Écrire l’équation de dissolution.
- Identifier le cation et l’anion.
Correction :
Le solide est le chlorure de sodium NaCl.
Na⁺ est le cation. Cl⁻ est l’anion.
2. Alcool et sécurité
Éthanol : CH₃—CH₂—OH. Éther : CH₃—O—CH₃.
Correction :
Les deux molécules ont la formule brute C₂H₆O. La structure n’est pas la même : ce sont des isomères.
Deux isomères peuvent avoir des propriétés totalement différentes.
3. Glucose dans une boisson sportive
Une boisson contient du glucose C₆H₁₂O₆. Combien d’atomes contient une molécule ?
Correction :
Total = 6 + 12 + 6 = 24 atomes.
Une molécule de glucose contient 24 atomes.
VI. Partie type bac / évaluation — niveau seconde
Situation 1 — Analyse d’une étiquette
Sur une étiquette de désinfectant, on lit : ion hypochlorite ClO⁻.
- Dire s’il s’agit d’une molécule ou d’un ion.
- Justifier.
- Dire si c’est un cation ou un anion.
- Donner les atomes présents.
Correction :
ClO⁻ possède une charge électrique négative : c’est un ion.
C’est un anion.
Il contient 1 atome de chlore et 1 atome d’oxygène.
Situation 2 — Formules et structures
On compare deux molécules de formule brute C₂H₆O.
- Proposer deux formules semi-développées possibles.
- Comment appelle-t-on deux molécules qui ont la même formule brute mais des structures différentes ?
Correction :
Ce sont des isomères.
📌 Fiche bilan — Les molécules, les ions
Molécule
Assemblage d’atomes électriquement neutre.
Liaison covalente
Les atomes sont liés entre eux par des liaisons covalentes.
Formule brute
Représente les constituants.
Formule développée
Représente toutes les liaisons.
Formule semi-développée
Ne représente pas les liaisons avec H.
Isomères
Même formule brute, structures différentes.
Liaisons
C : 4 ; H : 1 ; O : 2 ; N : 3.
Ion
Espèce électriquement chargée.
Cation / Anion
Cation : + ; Anion : −.
Dissolution
NaCl(s) → Na⁺ + Cl⁻.
Carte mentale
Molécule
Neutre, assemblage d’atomes.
Formules
Brute, développée, semi-développée.
Isomères
Même formule brute, structures différentes.
Ions
Cations +, anions −.
Solution ionique
Ions obtenus par dissolution.