Structure et propriété – Matériaux – Terminale S – Exercices corrigés

Exercices à imprimer pour la tleS – Structure et propriété – Matériaux – Terminale S

Exercice 01 : Utilisation des tensioactifs

Les tensioactifs sont des composés chimiques présentant deux parties aux propriétés distinctes : une partie hydrophobe, qui a une mauvaise affinité avec l’eau, et une partie hydrophile, qui a une bonne affinité avec l’eau. Les tensioactifs sont omniprésents dans notre environnement, que ce soit dans des structures naturelles ou dans des productions artificielles.

En voici deux exemples :

Les dodécylsulfate de sodium, de formule, est un agent tensioactif utilisé comme détergent. Les parties hydrophobes se réunissent les unes contre les autres, alors que les parties hydrophiles restent en contact avec l’eau, formant des structures sphériques appelées micelles. Ces micelles peuvent ainsi emprisonner des cors gras dans leur structure interne hydrophobe. Elles peuvent également retenir des bulles d’air dans un solvant polaire, formant ainsi des mousses.

Les membranes des cellules vivantes sont des structures de 1 à 100 µm de diamètres formées de tensioactifs. Ce sont des lipides ayant tous une forme similaire : une chaîne de carbone linéaire au bout de laquelle se trouve un groupe caractéristique plaire. Ces lipides s’alignent côte à côte pour former deux couches superposées. A l’intérieur de cette structure se trouvent les chaînes carbonées, alors que les groupes polaires sont tous orientés vers les milieux aqueux de chaque côté de la membrane. Cet arrangement étanche est appelé bicouche lipidique. Par endroit, des protéines s’insèrent dans la membrane, formant parfois des pores qui contrôlent les échanges entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule.

Schématiser l’ion dodécylsulfate en formule topologique.

Repérer la partie hydrophile et la partie hydrophobe de l’ion dodécylsulfate en justifiant cette propriété avec la polarité des liaisons à l’intérieur de l’ion.

Justifier la structure de la bicouche lipidique et des micelles en termes d’interactions entre les tensioactifs entre eux, et entre les tensioactifs et les milieux aqueux.

Exercice 02 : Chocs thermiques

Un choc thermique est produit par une variation brusque de la température d’un matériau qui peut entraîner sa rupture. La variation maximale de température acceptable en un point du matériau, , peut se déterminer à 1’aide de ses caractéristiques mécaniques et thermiques. Pour un refroidissement brutal, on a :

avec σ, résistance mécanique de traction ; E, module d’élasticité d’Young ; α coefficient de dilatation.

On donne ci-dessous les caractéristiques physiques et les compositions chimiques du verre ordinaire et du pyrex :

Quelles sont les différences essentielles dans 1a composition des deux verres du tableau ?

Quel type de contrainte subirait une plaque de verre dans les situations suivantes :…

 



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