chapitre 3 L’eau et la vie 61
5. Des mesures montrent que le pH d’un lac est 4,0. Quelle est
la concentration molaire volumique des protons dans ce lac ?
a) 4,0 mol/L.
b) 10
210 mol/L.
c) 10
24 mol/L.
d) 10
4 mol/L.
e) 4 %.
6. Quelle est la concentration molaire volumique des ions hydroxyde
dans le lac de la question précédente ?
a) 10
210 mol/L.
b) 10
24 mol/L.
c) 10
27 mol/L.
d) 10
214 mol/L.
e) 10 mol/L.
niVeau 2 : appLication et anaLYse
7. Une pointe de pizza renferme 500 kcal. Si on brûlait la pizza et
utilisait toute la chaleur pour chauffer un récipient d’eau de 50 L,
quelle serait l’augmentation approximative de la température
de l’eau ? (Remarque : 1 L d’eau froide pèse environ 1 kg.)
a) 50 °C.
b) 5 °C.
c) 1 °C.
d) 100 °C. e) 10 °C.
8. Combien de grammes d’acide acétique (C 2 H 4 O 2 ) vous faudraitil
pour préparer 10 L d’une solution aqueuse à 0,1 mol/L ? (Remarque :
les masses molaires atomiques sont approximativement de 12 g pour
le carbone, de 1 g pour l’hydrogène et de 16 g pour l’oxygène.)
a) 10 g.
b) 0,1 g.
c) 6,0 g.
d) 60 g.
e) 0,6 g.
9. FaItes un dessIn Dessinez les couches d’hydratation qui se
forment autour de l’ion potassium et de l’ion chlorure lorsque
le chlorure de potassium (KCl) se dissout dans l’eau. Identifiez
les charges positives, négatives et partielles sur les atomes.
10.
FaItes des lIens Qu’estce que le réchauffement climatique (voir
le chapitre 1, p. 6 et 7) et l’acidification des océans ont en commun ?
niVeau 3 : sYnthèse et éVaLuation
11. Les agriculteurs suivent attentivement les prévisions météorologiques.
Quand on prévoit qu’il va geler pendant la nuit, ils arrosent d’eau
leurs cultures pour protéger les plants. À partir des propriétés de l’eau,
expliquez le bienfondé de cette pratique. Prenez soin de mentionner
le rôle des liaisons hydrogène dans ce phénomène.
12. lIen aveC l’évolutIon
Ce chapitre explique comment les propriétés émergentes de l’eau
contribuent à maintenir l’environnement terrestre propice à la vie.
Jusqu’à très récemment, les scientifiques ont admis que le maintien
de la vie suppose d’autres exigences physiques : des écarts modérés
de température, de pH, de pression atmosphérique et de salinité,
ainsi que de faibles niveaux de substances chimiques toxiques.
Toutefois, cette vision a changé avec la découverte d’organismes
extrémophiles capables de se développer dans des sources chaudes
sulfureuses, autour de cheminées hydrothermales sousmarines et
dans des sols renfermant des teneurs élevées de métaux toxiques.
Pourquoi les exobiologistes désirentils étudier les extrémophiles ?
Qu’estce que l’existence de la vie dans ces environnements aussi
extrêmes nous apprend sur la possibilité de vie sur d’autres planètes ?
13. IntéGratIon
Concevez une expérience contrôlée pour tester l’hypothèse voulant
que les précipitations acides inhibent la croissance de l’élodée, une
plante aquatique répandue (voir la figure 2.19, p. 45).
14. IntéGratIon
Dans une étude publiée
en 2000, C. Langdon et ses
collaborateurs se sont servi
d’un système artificiel de
récifs coralliens pour vérifier
l’effet de la concentration
de carbonate sur le taux de
calcification des organismes
des récifs. Le graphique à
droite présente une série
de leurs résultats. Décrivez
ce que montrent ces données. Quel est le lien entre ces résultats
et l’acidification des océans qui est associée à l’augmentation
de la concentration de CO 2 atmosphérique ?
15. sCIenCe, teChnoloGIe et soCIété
Les agriculteurs, les industriels et les populations urbaines croissantes
se disputent de plus en plus les ressources d’eau en usant de leurs
influences politiques. Si vous étiez responsable des ressources d’eau
dans une région aride, selon quelles priorités distribueriezvous
cette denrée limitée ? Comment défendriezvous votre position
auprès des différents groupes ?
16.
éCrIvez un texte
les propriétés émergentes Plusieurs propriétés émergentes
de l’eau contribuent à maintenir l’environnement terrestre
propice à la vie. Dans un court essai (de 100 à 150 mots), décrivez
comment la structure des molécules d’eau lui donne la capacité
de fonctionner comme un solvant polyvalent.
200
250
0
20
40
[CO 3
2Ϫ ] (µmol/kg)
Vitesse de calcification
(mmol CaCO
3
/m
2
•
jour)
Réponses du chapitRe 3
Questions des figures
Figure 3.2 Une réponse possible :
H
O
H
b<
b<
b<
b
b
b
b
b<
Liaison
hydrogène
Liaisons
covalentes
polaires
Figure 3.6 Sans liaisons hydrogène, l’eau se comporterait comme
d’autres petites molécules, et la phase solide (glace) aurait une masse
volumique supérieure à celle de l’eau liquide. La glace coulerait au fond
et ne protégerait plus entièrement l’étendue d’eau, qui finirait par geler
sur toute sa profondeur parce que la température annuelle moyenne
au pôle Sud est de 250 °C. Le krill ne survivrait pas. Figure 3.7 Chauffer
la solution ferait évaporer l’eau plus vite que si on la laissait s’évaporer
à température ambiante. Au bout d’un certain temps, il n’y aurait
plus assez de molécules d’eau pour dissoudre les ions du sel. Le sel
commen cerait à précipiter de la solution et à reformer les cristaux.
Toute l’eau finirait par s’évaporer, laissant un amas de sel comme avant
la dissolution. Figure 3.12 En causant la perte des récifs coralliens,
une diminution de la concentration de carbonate des océans aurait
un effet d’entraînement sur les organismes non coralliens. Certains de
ces organismes dépendent de la structure des récifs pour leur protection
tandis que d’autres se nourrissent d’espèces associées aux récifs.
retour sur le concept 3.1
1. L’électronégativité est l’attraction qu’un atome exerce sur les électrons
qu’il partage avec un autre atome dans une liaison covalente. En raison
de son électronégativité plus grande que celle de l’hydrogène, un atome
d’oxygène de l’eau attire les électrons vers lui, créant ainsi une charge
partielle négative sur l’oxygène et des charges partielles positives sur les
atomes d’hydrogène. Les atomes dans les molécules d’eau avoisinantes
portant des charges partielles opposées s’attirent mutuellement pour
former une liaison hydrogène. 2. En raison de leur charge positive,
les atomes d’hydrogène d’une molécule d’eau repoussent les atomes
d’hydrogène de la molécule d’eau adjacente. 3. Les liaisons covalentes
des molécules d’eau seraient non polaires, et les molécules d’eau ne
formeraient pas de liaisons hydrogène entre elles.
5. Des mesures montrent que le pH d’un lac est 4,0. Quelle est
la concentration molaire volumique des protons dans ce lac ?
a) 4,0 mol/L.
b) 10
210 mol/L.
c) 10
24 mol/L.
d) 10
4 mol/L.
e) 4 %.
6. Quelle est la concentration molaire volumique des ions hydroxyde
dans le lac de la question précédente ?
a) 10
210 mol/L.
b) 10
24 mol/L.
c) 10
27 mol/L.
d) 10
214 mol/L.
e) 10 mol/L.
niVeau 2 : appLication et anaLYse
7. Une pointe de pizza renferme 500 kcal. Si on brûlait la pizza et
utilisait toute la chaleur pour chauffer un récipient d’eau de 50 L,
quelle serait l’augmentation approximative de la température
de l’eau ? (Remarque : 1 L d’eau froide pèse environ 1 kg.)
a) 50 °C.
b) 5 °C.
c) 1 °C.
d) 100 °C. e) 10 °C.
8. Combien de grammes d’acide acétique (C 2 H 4 O 2 ) vous faudraitil
pour préparer 10 L d’une solution aqueuse à 0,1 mol/L ? (Remarque :
les masses molaires atomiques sont approximativement de 12 g pour
le carbone, de 1 g pour l’hydrogène et de 16 g pour l’oxygène.)
a) 10 g.
b) 0,1 g.
c) 6,0 g.
d) 60 g.
e) 0,6 g.
9. FaItes un dessIn Dessinez les couches d’hydratation qui se
forment autour de l’ion potassium et de l’ion chlorure lorsque
le chlorure de potassium (KCl) se dissout dans l’eau. Identifiez
les charges positives, négatives et partielles sur les atomes.
10.
FaItes des lIens Qu’estce que le réchauffement climatique (voir
le chapitre 1, p. 6 et 7) et l’acidification des océans ont en commun ?
niVeau 3 : sYnthèse et éVaLuation
11. Les agriculteurs suivent attentivement les prévisions météorologiques.
Quand on prévoit qu’il va geler pendant la nuit, ils arrosent d’eau
leurs cultures pour protéger les plants. À partir des propriétés de l’eau,
expliquez le bienfondé de cette pratique. Prenez soin de mentionner
le rôle des liaisons hydrogène dans ce phénomène.
12. lIen aveC l’évolutIon
Ce chapitre explique comment les propriétés émergentes de l’eau
contribuent à maintenir l’environnement terrestre propice à la vie.
Jusqu’à très récemment, les scientifiques ont admis que le maintien
de la vie suppose d’autres exigences physiques : des écarts modérés
de température, de pH, de pression atmosphérique et de salinité,
ainsi que de faibles niveaux de substances chimiques toxiques.
Toutefois, cette vision a changé avec la découverte d’organismes
extrémophiles capables de se développer dans des sources chaudes
sulfureuses, autour de cheminées hydrothermales sousmarines et
dans des sols renfermant des teneurs élevées de métaux toxiques.
Pourquoi les exobiologistes désirentils étudier les extrémophiles ?
Qu’estce que l’existence de la vie dans ces environnements aussi
extrêmes nous apprend sur la possibilité de vie sur d’autres planètes ?
13. IntéGratIon
Concevez une expérience contrôlée pour tester l’hypothèse voulant
que les précipitations acides inhibent la croissance de l’élodée, une
plante aquatique répandue (voir la figure 2.19, p. 45).
14. IntéGratIon
Dans une étude publiée
en 2000, C. Langdon et ses
collaborateurs se sont servi
d’un système artificiel de
récifs coralliens pour vérifier
l’effet de la concentration
de carbonate sur le taux de
calcification des organismes
des récifs. Le graphique à
droite présente une série
de leurs résultats. Décrivez
ce que montrent ces données. Quel est le lien entre ces résultats
et l’acidification des océans qui est associée à l’augmentation
de la concentration de CO 2 atmosphérique ?
15. sCIenCe, teChnoloGIe et soCIété
Les agriculteurs, les industriels et les populations urbaines croissantes
se disputent de plus en plus les ressources d’eau en usant de leurs
influences politiques. Si vous étiez responsable des ressources d’eau
dans une région aride, selon quelles priorités distribueriezvous
cette denrée limitée ? Comment défendriezvous votre position
auprès des différents groupes ?
16.
éCrIvez un texte
les propriétés émergentes Plusieurs propriétés émergentes
de l’eau contribuent à maintenir l’environnement terrestre
propice à la vie. Dans un court essai (de 100 à 150 mots), décrivez
comment la structure des molécules d’eau lui donne la capacité
de fonctionner comme un solvant polyvalent.
200
250
0
20
40
[CO 3
2Ϫ ] (µmol/kg)
Vitesse de calcification
(mmol CaCO
3
/m
2
•
jour)
Réponses du chapitRe 3
Questions des figures
Figure 3.2 Une réponse possible :
H
O
H
b<
b<
b<
b
b
b
b
b<
Liaison
hydrogène
Liaisons
covalentes
polaires
Figure 3.6 Sans liaisons hydrogène, l’eau se comporterait comme
d’autres petites molécules, et la phase solide (glace) aurait une masse
volumique supérieure à celle de l’eau liquide. La glace coulerait au fond
et ne protégerait plus entièrement l’étendue d’eau, qui finirait par geler
sur toute sa profondeur parce que la température annuelle moyenne
au pôle Sud est de 250 °C. Le krill ne survivrait pas. Figure 3.7 Chauffer
la solution ferait évaporer l’eau plus vite que si on la laissait s’évaporer
à température ambiante. Au bout d’un certain temps, il n’y aurait
plus assez de molécules d’eau pour dissoudre les ions du sel. Le sel
commen cerait à précipiter de la solution et à reformer les cristaux.
Toute l’eau finirait par s’évaporer, laissant un amas de sel comme avant
la dissolution. Figure 3.12 En causant la perte des récifs coralliens,
une diminution de la concentration de carbonate des océans aurait
un effet d’entraînement sur les organismes non coralliens. Certains de
ces organismes dépendent de la structure des récifs pour leur protection
tandis que d’autres se nourrissent d’espèces associées aux récifs.
retour sur le concept 3.1
1. L’électronégativité est l’attraction qu’un atome exerce sur les électrons
qu’il partage avec un autre atome dans une liaison covalente. En raison
de son électronégativité plus grande que celle de l’hydrogène, un atome
d’oxygène de l’eau attire les électrons vers lui, créant ainsi une charge
partielle négative sur l’oxygène et des charges partielles positives sur les
atomes d’hydrogène. Les atomes dans les molécules d’eau avoisinantes
portant des charges partielles opposées s’attirent mutuellement pour
former une liaison hydrogène. 2. En raison de leur charge positive,
les atomes d’hydrogène d’une molécule d’eau repoussent les atomes
d’hydrogène de la molécule d’eau adjacente. 3. Les liaisons covalentes
des molécules d’eau seraient non polaires, et les molécules d’eau ne
formeraient pas de liaisons hydrogène entre elles.