Sujet Physique première S Cned Sujet 3

1) D'après l’énoncé on sait que le phosphate de sodium est composé d'ions sodium et d'ions phosphate. D’après le cours on sait que le phosphate de sodium est électriquement neutre donc la charge de l’ion phosphate est l’opposé de celle de l’ion sodium afin que ce soit équilibré. Or il y a 3 ions sodium et 1 seul ion phosphate, donc vu que l’ion sodium est chargé +, pour compensé et devenir électriquement neutre, cela signifie que l’ion phosphate est chargé 3-. On a donc Na+ et Po4(3-).

2) Calcul de l’interaction électromagnétique dans l’eau :

D’après la formule du cours on a :

F = k*q(phosphate)*q(sodium) / Er * d²

Avec k la constante de Coulomb

Avec Er = 80

Avec d = 200 pm = 2 * 10^(-10) m

F = - 9*10^(9) * 1.6*10^(-19) * 4.8*10^(-19) / 80 * (2*10^(-10))² = 2.16 * 10^(-10) N

Donc la force d’interaction électromagnétique dans l’eau est de 2.16 * 10^(-10) N.

3) On peut remarquer grâce à la question 2 que la force d’attraction entre les ions phosphate et les ions sodium est plus importante dans l’air que dans l’eau. Ce qui signifie que lors de la dissolution leur force d’attraction est réduite, donc les ions phosphate et sodium auront tendance à se disperser lors d’une dissolution, alors que dans l’air leur force d’attraction est assez importante pour rester proche. Ceci s’explique par la diminution de la force de Coulomb qui résulte en une attraction plus faible dans un liquide.

4) On sait que dans la molécule d’eau il y a différents atomes, notamment l’atome d’oxygène qui a une charge partielle négative. Ensuite il y a 2 atomes d’hydrogène qui eux ont une charge partielle positive.

Dans cette molécule d’eau, les atomes d’oxygène électronégatifs permettent alors d’attirer les atome d’hydrogène qui eux au contraire sont électropositifs, ceci permet de créer une liaison électrique que l’on nomme alors liaison hydrogène.

5) Schéma des 4 molécules d’eau autour de l’ion Na+ :

La solvatation est l’association au niveau moléculaire entre un soluté et son solvant. C’est ce qui fait que dans l’eau, l’ion Na+ est entouré de molécules d’eau.

6) Equation de la dissolution du solide ionique de phosphate de sodium dans l’eau :

Na3PO4(s) + H2O(aq) -> 3 Na(+)(aq) + PO4(3-)(aq)

7)

Calcul de la Masse molaire :

M(H2O) = 16 + 2 = 18 g/mol

M(Na3PO4) = 23*3 + 31 + 16*4 = 164 g/mol

Calcul de la Quantité de matière à partir d’une masse :

n = m / M

n(Na3PO4) = m(Na3PO4) / M(Na3PO4) = 5 / 164 = 0.03 mol =3 * 10^(-2) mol

Calcul de la Quantité de matière à partir d’un volume :

n = p*V / M

n(H2O)

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