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Niveau première
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Cristal de chlorure de sodium

Posté par
nuttella98
20-04-15 à 11:22

Bonjour,

Je suis en 1ère S et j'aurais besoin d'une aide pour cet exercice.

Merci beaucoup.



Titre: Première expérience avec le sel de cuisine

Document : Structure du cristal de chlorure de sodium

-> sur le document nous avons la structure du cristal de chlorure de sodium avec les anions Cl- et les cations Na+. Et une phrase disant : "La distance entre un ion chlorure et un ion sodium dans le cristal NaCl est: d=282pm".


On dissout un peu de chlorure de sodium (sel de cuisine) dans l'eau.


1)Calculer la force d'interaction  électrique  entre  un ion  Na+  et un ion  Cl-  dans le cristal NaCl.

2)Calculer la force d'interaction gravitationnelle entre un ion Na+ et un ion Cl-. On donne les masse atomiques suivantes : m(Na)=22,9 u et m(Cl)=35,4 u.

3)Comment expliquer la cohésion du cristal?
On observe que, dès que les cristaux de chlorure de sodium sont introduits dans l'eau, les ions Na+ et Cl- se retrouvent hydratés.

4)Expliquer en quelques phrases et avec des schémas ce qui s'est produit.



Où j'en suis dans mon devoir:


Pour la question 1:

Je pense qu'il faut utiliser la loi de Coulomb. F= k.Q1.Q2/D2
Avec d= 282pm soit 282.10^-12 mètres.
Avec K= 8,988.10^-19 C
Mais je ne vois pas comment trouver Q1 et Q2...


Pour la question 2:

Il faut utiliser la force de gravitation universelle. F= G.m1.m2/d2
Avec G= 6,674.10^-11 N.m2.kg-2
Avec m1= 22,9 et m2=35,4
Avec d= 282.10^-12 mètres
Je trouve 191,8562... Est ce juste?

Après pour les question 3 et 4 je suis perdue...
Merci par avance..

Posté par
gggg1234
re : Cristal de chlorure de sodium 20-04-15 à 14:53

Na+ est un ion positif (le +) donc sa charge est -1 fois la charge d'un electron que tu doit connaitre

pour Cl- idem, mais la charge est negative

Si par exemple, tu avait Fe (3+) ben ca serait -3 fois la charge d'un electron

Posté par
nuttella98
Cristal de chlorure de sodium 20-04-15 à 17:32

D'accord, je vois. Merci beaucoup. Donc du coup, j'obtiendrai les résultats suivants ? :

Pour la question 1:

F= k.Q1.Q2/D2
Avec d= 282pm soit 282.10^-12 mètres.
Avec K= 8,988.10^-19 C
Q1=-1e (avec e=1.602x10^-19)
Q2= +1e

Valeur de la force d'interaction électrique: -8.18 x 10^-33 ?

Pour la question 2, mon résultat était il juste?

Et est ce que quelqu'un pourrait m'aider pour les questions 3 et 4? svp


Merci beaucoup

Posté par
gggg1234
re : Cristal de chlorure de sodium 20-04-15 à 18:11

pour 2) j'ai un doute sur les unités des masses

pour 3) il faut que tu compare tes deux resultats pour dire quelle force est largement la plus forte :
est ce que les ions s'attiorent par force electrique oupar force gravitationnelle?

pour 4) je te laisse faire, ca doit etre une histoire de dissolution dan sl'eau.

Posté par
nuttella98
Cristal de chlorure de sodium 20-04-15 à 18:40

Merci beaucoup gggg1234, tes réponses m'ont beaucoup aidé.
Juste,

Pour la question 2, les masses atomiques de Na+ et Cl- nous ont été donné dans le sujet.

Pour la 3, on compare juste les résultats? Aucun calculs à faire?

Pour la 4, comment le sait on que c'est une histoire de dissolution dans l'eau? Par rapport au fait que la cohésion d'un solide ionique es assurée par des interactions électrostatiques entre cations et anions selon la loi de Coulomb? Ou par rapport a autre chose?

Posté par
gggg1234
re : Cristal de chlorure de sodium 20-04-15 à 19:16

Si on mélange deux substances et que le résultat obtenu est un mélange homogène, on parle de solution.
Dans le cas du sel de table mélangé avec de l'eau, les atomes de sodium (Na) et de chlore (Cl) initialement liées ensemble sous la forme d'un cristal, sont dissouts par les molécules d'eau. L'eau est un solvant.
Les raisons sont d'ordre électrostatique. La cohésion des atomes et des molécules provient des liaisons électrostatiques qui existent entre particules chargées et/ou polarisées. Le chlorure de sodium (NaCl) est en fait la réunion d'un ion Na+ et d'un ion Cl- qui s'attirent mutuellement sous l'effet de l'attraction électrostatique.
Les molécules d'eau sont électriquement neutres mais leur géométrie font qu'elles sont polarisées, c'est à dire que les charges positives et négatives sont positionnées l'une à l'opposée de l'autre. Cette propriété fait que les ions Na+ et Cl- peuvent se désolidariser sous l'attraction plus forte des molécules d'eau. Notons que l'orientation des molécules d'eau n'est pas la même selon qu'elles attirent un ion Na+ ou un ion Cl-
Ce processus se poursuit jusqu'à que le sel soit totalement dissout.




Pour la 3 oui tu verifies que c'est bien la force electroique qui est la plus forte et qui tiznt les molecules entre elles

Posté par
nuttella98
Cristal de chlorure de sodium 22-04-15 à 15:45

Merci des pistes données gggg1234!

J'ai compris ce que tu m'as expliqué!
Encore merci pour ton aide!

Posté par
Jaisky
re : Cristal de chlorure de sodium 04-04-19 à 21:18

Juste pour ceux qui regarde cette page maintenant, la conversion de d'un micromètre en mètre est de l'ordre 10^-6 et non 10^-12 donc les résultats sont finalement :

Valeur de la force d'interaction électrique : -8,18*10^-25
Valeur de la force d'interaction gravitationnelle : -1.92*10^-4



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