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Lequel des alcanes suivants a la plus grande viscosité? (A) octane, (B) pentane, (C) méthane, (D) propane, (E) éthane.
Tout d’abord, les alcanes sont des hydrocarbures saturés qui ne contiennent que des liaisons simples entre les atomes de carbone. Les alcanes ont la formule générale C𝑛H2𝑛+2, où 𝑛 représente le nombre d’atomes de carbone. Donc, si nous connaissons le nombre d’atomes de carbone de chaque alcane dans les choix de réponse, nous pouvons écrire leur formule chimique.
Les noms des alcanes à chaîne linéaire contiennent deux parties : une racine et un suffixe. La racine représente le nombre d’atomes de carbone dans la molécule, et le suffixe indique le type d’hydrocarbure. Le suffixe ANE est utilisé pour tous les alcanes. Utilisons le tableau suivant pour nous aider à déterminer le nombre d’atomes de carbone dans chaque alcane.
L’octane a huit atomes de carbone, le pentane a cinq atomes de carbone, le méthane a un atome de carbone, le propane a trois atomes de carbone et l’éthane a deux atomes de carbone. Maintenant, utilisons la formule générale pour déterminer la formule chimique de chaque alcane. Pour l’octane, le nombre d’atomes d’hydrogène sera deux fois huit plus deux. Par conséquent, la formule chimique de l’octane est C8H18. En utilisant la formule générale, les alcanes restants ont les formules chimiques indiquées.
La viscosité est une grandeur qui décrit la résistance d’un fluide à l’écoulement. Plus les forces de dispersion entre les molécules d’alcane sont importantes, plus la viscosité de l’alcane est élevée. Les forces de dispersion sont des attractions électrostatiques faibles formées entre les molécules, qui deviennent plus fortes lorsque la chaîne carbonée s’allonge. Par exemple, le méthane ne contient qu’un seul atome de carbone et possède des forces de dispersion si faibles qu’il s’agit d’un gaz à température ambiante.
La chaîne carbonée de l’éthane ne contient que deux atomes de carbone. Par conséquent, les forces de dispersion sont assez faibles, et l’éthane est également un gaz. Le propane, avec sa chaîne à trois atomes de carbone, a également des forces de dispersion faibles et c’est un gaz à température ambiante.
Parce que le méthane, le propane et l’éthane sont tous des gaz, leurs viscosités sont assez faibles. Cependant, l’octane et le pentane sont des liquides à température ambiante et ils ont des viscosités plus élevées. Les forces de dispersion entre les molécules de pentane sont plus fortes que celles entre les molécules de méthane, de propane et d’éthane, car le pentane possède une chaîne carbonée plus longue. Parce que l’octane possède une chaîne carbonée plus longue que le pentane, les forces de dispersion sont encore plus importantes et l’octane a une viscosité plus élevée.
En conclusion, l’alcane ayant la plus grande viscosité est l’octane, soit le choix de réponse (A).
