Énoncés des exercices
97
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
conformation des protéines. Certains solvants ou une élévation de température peuvent cependant
rompre les interactions non covalentes; la protéine alors dépliée est dénaturée.
Rappel sur la force des liaisons (cf. livre CG/SM, tableau 5.1, p. 127) :
Liaisons (ou interactions) fortes : énergie > 100 kJ.mol
–1
Liaisons (ou interactions) faibles : énergie < 50 kJ.mol –1
Données pour l’ensemble des exercices :
Permittivité du vide : ε 0 = 8,854.10
–12 F.m
–1
Charge élémentaire : e = 1,602.10
–19 C
Constante d’Avogadro : N A = 6,022.10
23 mol
–1
Constante de Boltzmann : k = 1,38.10 –23 J.K –1 .
1 eV = 1,602.10
–19 J
1 D (debye) = 3,336.10
–30 C.m
4.1* Interaction ion-ion
Soient deux ions Na
+ et Cl
– en solution dans l’eau à 20 °C, séparés l’un de l’autre d’une distance
moyenne de 350 pm.
a) Calculer l’intensité de la force d’attraction coulombienne entre Na
+ et Cl
– , ainsi que
l’énergie correspondante exprimée en kJ.mol
–1 . La constante diélectrique de l’eau à 20 °C
vaut ε r = 80,1.
b) Comparer aux valeurs dans le vide.
c) Dans chaque cas, préciser si l’interaction électrostatique entre Na
+ et Cl
– est forte ou faible.
d) Que devient l’énergie d’interaction entre Na
+ et Cl
– en solution dans l’eau lorsque la distance
de séparation est de 1 nm ?
4.2** Interactions dipôle-dipôle et dipôle-dipôle induit
On considère du gaz ammoniac à la température de 273 K, et à une pression telle que la distance
moyenne de séparation d entre les molécules est de 500 pm.
a) Calculer l’énergie d’interaction dipôle-dipôle entre deux molécules NH 3 (g), sachant que leur
moment dipolaire permanent est : µ = 1,47 D ; exprimer l’énergie en kJ.mol
–1 .
b) Calculer, en Debye, le moment dipolaire induit au sein d’une molécule NH 3 (g) par une molécule
voisine. Le volume de polarisabilité de NH 3 est α′ = 2,22.10 –30 m 3 . Calculer ensuite l’énergie
d’interaction dipôle-dipôle induit entre deux molécules NH 3 (g) ; l’exprimer en kJ.mol –1 .
c) Les interactions dipôle-dipôle et dipôle-dipôle induit sont-elles les seules existant au sein de
NH 3 (g) ?
ÉNONCÉS DES EXERCICES
97
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
conformation des protéines. Certains solvants ou une élévation de température peuvent cependant
rompre les interactions non covalentes; la protéine alors dépliée est dénaturée.
Rappel sur la force des liaisons (cf. livre CG/SM, tableau 5.1, p. 127) :
Liaisons (ou interactions) fortes : énergie > 100 kJ.mol
–1
Liaisons (ou interactions) faibles : énergie < 50 kJ.mol –1
Données pour l’ensemble des exercices :
Permittivité du vide : ε 0 = 8,854.10
–12 F.m
–1
Charge élémentaire : e = 1,602.10
–19 C
Constante d’Avogadro : N A = 6,022.10
23 mol
–1
Constante de Boltzmann : k = 1,38.10 –23 J.K –1 .
1 eV = 1,602.10
–19 J
1 D (debye) = 3,336.10
–30 C.m
4.1* Interaction ion-ion
Soient deux ions Na
+ et Cl
– en solution dans l’eau à 20 °C, séparés l’un de l’autre d’une distance
moyenne de 350 pm.
a) Calculer l’intensité de la force d’attraction coulombienne entre Na
+ et Cl
– , ainsi que
l’énergie correspondante exprimée en kJ.mol
–1 . La constante diélectrique de l’eau à 20 °C
vaut ε r = 80,1.
b) Comparer aux valeurs dans le vide.
c) Dans chaque cas, préciser si l’interaction électrostatique entre Na
+ et Cl
– est forte ou faible.
d) Que devient l’énergie d’interaction entre Na
+ et Cl
– en solution dans l’eau lorsque la distance
de séparation est de 1 nm ?
4.2** Interactions dipôle-dipôle et dipôle-dipôle induit
On considère du gaz ammoniac à la température de 273 K, et à une pression telle que la distance
moyenne de séparation d entre les molécules est de 500 pm.
a) Calculer l’énergie d’interaction dipôle-dipôle entre deux molécules NH 3 (g), sachant que leur
moment dipolaire permanent est : µ = 1,47 D ; exprimer l’énergie en kJ.mol
–1 .
b) Calculer, en Debye, le moment dipolaire induit au sein d’une molécule NH 3 (g) par une molécule
voisine. Le volume de polarisabilité de NH 3 est α′ = 2,22.10 –30 m 3 . Calculer ensuite l’énergie
d’interaction dipôle-dipôle induit entre deux molécules NH 3 (g) ; l’exprimer en kJ.mol –1 .
c) Les interactions dipôle-dipôle et dipôle-dipôle induit sont-elles les seules existant au sein de
NH 3 (g) ?
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