- i 4 '.
UTILISATION DES MODELES MOLECULAIRES EN 3ème
Recherche des formules développées de quelques hydrocarbures
1 _. INTENTIONS PEDAGOGIQUES
J} familiariser l'élève de avec l'écriture des formules développées et la réalisation de modèles moléculaires.
2) :tontrer qu'à une formule moléculaire peuvent correspondre plusieurs formules développées.
3) en évidence l'insuffisance de la formule développée qui n'indique pas la stéréochimie de la molécule.
II - PLAN DE LA RECHERCHE On étudiera les formules du type C n
J) Pour n 4 , la recherche sera guidée par le professeur de manière à dégager quelques conventions d'écriture des formules développées. 2) La recherche des formules développées correspondant à n a 5 sera
réalisée par l'élève et pourra ainsi constituer un corttrôle de l'acquisition des connaissances.
III - ORGANISATION DE lA RECHERCHE I}Cas du méthane: n • 1.
a) L'élève écrit la formule moléculaire. C H 4
b} L'élève réalise le modèle moléculaire du méthane (l'utilisation de modèles éclatés est ici préférable).
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-c) L'élève essaye d'écrire la formule développée et prznd connaissance de la convention d'écriture suivante:
. {II'
ato. me de carbone est représenté par cn C L'atome est représenté par un H extrémité libre d'un tiret. .!i.gure
C H 4
c
-I
formule moléculaire squelette
2) Cas de l'éthane: n .. 2.
a) L'élève écrit la formule moléculaire C 2 H6 entouré de 4 tirets. disposé à chaque H 1 H-Ç-H
1
H formule développéeb) L'élève réalise le modèle moléculaire de l'éthane. c) L'élève essaye d'écrire la formule développée.
Cet exercice permettra de dégager les remarques suivantes
f
La formule développée est plane; l'observation du modèle moléculaire montrera que la molécule n'est pas plane. Donc les angles formes par les tirets ne correspondent pas à la structurede la molécule. J!igure 2 H H
1
1
H-C-C-H 11
H Hformule moléculaire écriture de la même formule développée
3) Cas du propane: n" 3.
a) L'élève écrit la formule moléculaire: C3
Ha
b) L'élève réalise le œodèle moléculaire du propane.c) L'élève essaye d'écrire la formule développée; cet exercice permettra de dégager les remarques suivantes :
- 16 ..
{
La formule développée est plane, la molécule ne l'est pas. La chaine carbonée est dite linéaire, le modèle moléculaire mon.trera que les 3 atomes de carbone ne sont pns alignés. En plus, on constatera la libre rotation autour de la ligne carbone-carbone. Figure 3
formule moléculaire
représentation d'une chaine linéaire avec nise en évidence d'une libre rotation d'un groupe CH
3 autour de la ligne C -
c.
4) Cas du butane: n = 4
a) L'élève écrit la formule moléculaire : C 4 HIO b) L'élève réalise le modèle moléculaire.
c) L'élève essaye d'écrire la formule développée.
Les étapes b et c permettront de dégager les remarques suivantes L'écriture et la réalisation d'une chaine "linéaire" conduisent
à la formule (figure 4a).
Il existe d'autres possibilités (isomères) en écrivant une chaine de 3 carbones, et en greffant le 4ème en position 2. (figure 4b).
Remarquons que si le 4ème carbone est greffé en position 1 ou 3, on retrouve une chaine linéaire.
Figure 4 Fig. 4a Fig. 4b
H H H H H H H 1
t ,
1ICD
tG)
tG>
H - C - C - C - C - H H-C - C - C - H 11
1
1 H H H H H1
. J H1
H-C-Ht
H... 17
-5) Cas du pentane n. S.
a) écriture de la formule moléculaire Cs RI2
b) réalisation des modèles moléculaires correspondant à chaque isomère. c) écriture des formules développées.
Cette étude permettra de mettre en évidence une conduisant à l'écriture des formules développées de tous les isomères en évitant à l'élève une recherche désordonnée débouchant souvent soit sur une
insuffisance, soit sur une surabondance des formules trouvées. La marche à suivre sera donc :
- Ecriture d'une chaine linéaire à S carbones. (figure Sa). - Ecriture d'une chaine linéaire à 4 le 50 carbone se
greffant en position 2 ou 3. On renarquera que les positions 2
et 3 sont équivalentes car la chaine linéaire des 4 carbones possède un axe de symétrie. (figure Sb).
- Ecriture d'une chaine linéaire à 3 carbones, les 2 autres se greffant en position 2. (figure Sc). Montrer que la formule de la figure Sd est identique à celle de la figure Sb.
Figure Sa H li H H H
