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Vidéo de question : Déterminer si certains composés moléculaires simples courants doivent être classés comme des solvants polaires ou non polaires Chimie

Laquelle des molécules suivantes est-elle un solvant non polaire ? [A] L’acide acétique [B] L’ammoniac [C] L’éthanol [D] L’eau [E] Le benzène

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Transcription de vidéo

Laquelle des molécules suivantes est-elle un solvant non polaire ? (A) L’acide acétique, (B) l’ammoniac, (C) l’éthanol, (D) l’eau, (E) le benzène.

Dans cette question, on nous donne les noms de cinq composés différents, et on doit déterminer lequel d’entre eux est un solvant non polaire. Tout d’abord, un solvant est le composant majeur d’une solution, dans lequel on dissout un soluté. Les solvants peuvent être classés comme polaires ou non polaires. La tendance d’un soluté à se dissoudre dans un solvant et à former une solution est une propriété appelée solubilité. L’un des facteurs qui déterminent si un soluté se dissout dans un solvant polaire ou non polaire est la façon dont les électrons sont répartis dans les molécules.

Une molécule polaire doit contenir au moins une liaison polaire. Une liaison covalente est polaire si la différence d’électronégativité entre les deux atomes de la liaison est grande. La différence d’électronégativité des liaisons covalentes polaires est comprise entre environ 0,4 et 1,8. L’électronégativité traduit la tendance d’un atome à attirer vers lui une paire d’électrons dans une liaison chimique. Dans une liaison polaire, l’atome avec la plus grande valeur d’électronégativité retire une grande partie de la densité électronique de l’atome qui a la plus petite valeur d’électronégativité ; mais la présence de liaisons polaires dans une molécule ne garantit pas que celle-ci sera polaire. Pour trancher, il faut aussi examiner la structure chimique de la molécule.

Dans les molécules polaires, les liaisons polaires ne sont pas disposées de manière symétrique. De cette façon, toutes les parties de la molécule n’ont pas la même charge électrique, créant un moment dipolaire électrique permanent. Les molécules non polaires peuvent contenir ou non des liaisons polaires, mais si elles en contiennent, les liaisons doivent être organisées de manière symétrique. Toutes les parties des molécules non polaires ont à peu près la même charge électrique. Par conséquent, les molécules non polaires n’ont pas de moments dipolaires.

Notre travail pour résoudre ce problème consiste à déterminer si des liaisons polaires sont présentes dans les molécules, puis à examiner leur structure moléculaire pour déterminer si les molécules sont polaires ou non polaires. Commençons par la réponse (A). L’acide acétique est un acide carboxylique. Il contient la fonction carboxyle, ou COOH. Dessinons rapidement la formule développée de l’acide acétique. La fonction carboxyle contient un atome de carbone, deux atomes d’oxygène et un atome d’hydrogène.

Il n’est pas nécessaire d’utiliser les valeurs exactes d’électronégativité pour résoudre ce problème, si on se remémore que l’électronégativité augmente de gauche à droite sur une période et de bas en haut dans un groupe du tableau périodique. Par conséquent, l’oxygène a une plus grande valeur d’électronégativité que le carbone et l’hydrogène. Dans la double liaison carbone-oxygène et la liaison simple carbone-oxygène, la différence de valeurs d’électronégativité est de 0,8, ce qui signifie que ces liaisons sont polaires. En ce qui concerne la liaison simple oxygène-hydrogène, la différence d’électronégativité est de 1,2, cette liaison est donc également polaire. Dans toutes ces liaisons, c’est l’oxygène qui a la plus grande valeur d’électronégativité, ce qui signifie que les atomes d’oxygène attirent la majeure partie de la densité électronique. Par conséquent, dans le groupe carboxyle, les atomes d’oxygène ont une charge négative partielle et les atomes de carbone et d’hydrogène une charge positive partielle.

Le reste de la molécule d’acide acétique ne contient que des liaisons simples carbone-hydrogène. La différence d’électronégativité entre un atome de carbone et un atome d’hydrogène est très petite, environ 0,4. Cela signifie que les trois liaisons simples carbone-hydrogène sont des liaisons non polaires, et qu’aucun atome de ces liaisons ne portera de charges partielles. On peut voir en observant la structure moléculaire que la charge électrique du groupe carboxyle est différente du reste de la molécule. Par conséquent, les molécules d’acide acétique sont polaires, et l’acide acétique est un solvant polaire.

Ensuite, pour la réponse (B), dessinons la formule développée de l’ammoniac. L’atome central de la molécule est l’azote, qui forme trois liaisons covalentes avec les atomes d’hydrogène. La différence d’électronégativité entre un atome d’azote et un atome d’hydrogène est de 0,8, ce qui signifie que ces trois liaisons sont polaires. Dans chacune des liaisons, l’azote attire la densité électronique, et porte ainsi une charge négative partielle et les atomes d’hydrogène des charges positives partielles. Comme ces liaisons ne sont pas disposées de manière symétrique, les dipôles de liaison se renforcent mutuellement au lieu de s’annuler. Cela crée un moment dipolaire électrique dans la molécule d’ammoniac. Par conséquent, l’ammoniac est composé de molécules polaires et est un solvant polaire.

Maintenant, regardons la réponse (C). L’éthanol est un alcool, et ces molécules contiennent un groupe hydroxyle, ou OH. Une molécule d’éthanol contient deux liaisons polaires, une liaison simple oxygène-hydrogène et une liaison simple carbone-oxygène. La valeur d’électronégativité de l’oxygène est beaucoup plus grande que celle des autres atomes. Dans chaque liaison, l’atome d’oxygène attire la densité électronique. Par conséquent, les deux dipôles des liaisons pointent vers l’atome d’oxygène. En raison de la présence de deux doublets non liants sur l’atome d’oxygène, cette partie de la molécule a une forme incurvée et asymétrique. Cela signifie que la molécule d’éthanol possède un moment dipolaire et qu’elle est une molécule polaire. Par conséquent, l’éthanol est un solvant polaire.

À ce jour, nous connaissons assez bien la structure moléculaire de l’eau, qui est composée de deux liaisons simples très polaires entre l’oxygène et l’hydrogène. L’oxygène a une électronégativité supérieure à celle de l’hydrogène. Ainsi, les deux dipôles des liaisons pointent vers l’atome d’oxygène. Comme la molécule d’eau a une forme incurvée et asymétrique, ces dipôles se renforcent mutuellement. Par conséquent, l’eau est composée de molécules polaires et est classée comme un solvant polaire.

En ce qui concerne la réponse (E), le benzène a pour formule chimique C6H6. Les liaisons covalentes entre les atomes de carbone et d’hydrogène dans le benzène sont des liaisons non polaires. En effet, la différence d’électronégativité entre le carbone et l’hydrogène n’est que de 0,4. Comme le benzène ne contient que des liaisons non polaires, il est composé de molécules non polaires et est donc un solvant non polaire.

Laquelle des molécules suivantes est-elle un solvant non polaire ? La bonne réponse est le benzène ou réponse (E).

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