Physique-chimie et mathématiques (STI2D · STL) · Première · Physique-chimie — Matière et matériaux
Matériaux : familles, propriétés et molécules
La structure fait les propriétés.
En bref
Pourquoi le cuivre conduit-il l’électricité et pas le plastique ?
Pourquoi le cuivre conduit-il l’électricité et pas le plastique ? Pourquoi le verre casse-t-il ? Les propriétés d’un matériau viennent de sa structure à l’échelle des atomes et des molécules.
Les familles de matériaux
| La famille | Structure | Propriétés typiques |
|---|---|---|
| Métalliques | Atomes liés par des électrons mis en commun et mobiles | Conducteurs électriques et thermiques, ductiles, brillants |
| Organiques (polymères) | Macromolécules : longues chaînes d’atomes de carbone | Isolants, légers, faciles à mettre en forme |
| Minéraux (céramiques, verres) | Réseaux d’atomes liés très fortement | Durs, résistants à la chaleur, fragiles, isolants |
| Composites | Association de plusieurs matériaux (fibres + matrice) | Propriétés combinées, souvent légers et résistants |
Les propriétés
| Le type | Exemples |
|---|---|
| Électriques | Conducteur ou isolant |
| Thermiques | Conductivité, tenue à la chaleur |
| Magnétiques | Le fer, le nickel et le cobalt sont attirés par un aimant |
| Chimiques | Résistance à la corrosion, aux acides |
| Mécaniques | Dureté, élasticité, résistance |
Le cycle de vie d’un matériau va de l’extraction de la matière première au recyclage.
Les molécules et le schéma de Lewis
Dans une molécule, les atomes partagent des électrons par paires : ce sont les liaisons covalentes. Le schéma de Lewis représente les liaisons (tirets entre atomes) et les doublets non liants (tirets autour d’un atome).
| L’atome | Nombre de liaisons habituel | Doublets non liants |
|---|---|---|
| H | 1 | 0 |
| C | 4 | 0 |
| N | 3 | 1 |
| O | 2 | 2 |
Exemples : l’eau H–O–H (O porte 2 doublets non liants), le méthane CH4 (C au centre, 4 liaisons), le dioxyde de carbone O=C=O (deux doubles liaisons).
Molécules et macromolécules organiques
Un polymère est une macromolécule formée par la répétition d’un même motif (le monomère) : le polyéthylène répète –CH2–CH2–. Les plastiques de synthèse, mais aussi la cellulose du bois, sont des polymères.
Quantité de matière et concentration
n = m / M (mol)
M : masse molaire (g/mol), somme des masses molaires atomiques : M(H2O) = 2 × 1,0 + 16,0 = 18,0 g/mol.
Concentration massique : Cm = m / V (g/L)
Concentration molaire : C = n / V (mol/L)
Exemple : 9,0 g de glucose (M = 180 g/mol) dans 0,50 L. n = 9,0 / 180 = 0,050 mol ; C = 0,050 / 0,50 = 0,10 mol/L ; Cm = 9,0 / 0,50 = 18 g/L.
Le règlement CLP
Le règlement européen CLP (classification, étiquetage, emballage) impose des pictogrammes de danger sur les produits : flamme (inflammable), tête de mort (toxicité aiguë), corrosion, point d’exclamation, silhouette abîmée (danger pour la santé à long terme), environnement. On les lit avant toute manipulation.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Pourquoi les métaux conduisent-ils l’électricité ?
2.Quelle famille est typiquement fragile et résistante à la chaleur ?
3.Combien de liaisons forme habituellement un atome de carbone ?
4.Combien de doublets non liants porte l’oxygène dans l’eau ?
5.Quelle est la masse molaire de l’eau H2O (H = 1,0 ; O = 16,0) ?
6.Quelle quantité de matière dans 9,0 g de glucose (M = 180 g/mol) ?
0 / 6 questions
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La fiche de révision, sur une page
Tout « Familles de matériaux » sur une seule page A4 illustrée : l’essentiel, les pièges et un mini-test. Elle se débloque dans l’app avec des gemmes — et ton compte gratuit en offre assez pour tes trois premières fiches.
