QCM : Composition du vivant et liaisons (20 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle différence caractérise la présence des éléments dans la biosphère et dans les cellules animales et végétales ?

Des éléments propres aux cellules animales sont absents de la biosphère.
Les proportions des éléments sont identiques dans la biosphère et dans les deux types de cellules.
Les cellules végétales contiennent tous les éléments, contrairement aux cellules animales.
Les mêmes éléments sont présents, mais leurs proportions varient selon le milieu considéré.

Les mêmes éléments sont présents, mais leurs proportions varient selon le milieu considéré.

Explication

La biosphère et les cellules animales et végétales contiennent les mêmes éléments constitutifs, mais dans des proportions différentes. L’idée de proportions identiques néglige précisément cette variation entre les milieux.

2. Quel élément est le plus abondant dans la biosphère comme dans les cellules animales et végétales, et entre notamment dans la composition de l’eau ?

L’azote
L’hydrogène
L’oxygène
Le carbone

L’oxygène

Explication

L’oxygène est l’élément le plus abondant dans la biosphère et dans les deux types de cellules, et il entre dans la composition de l’eau. L’hydrogène fait lui aussi partie de l’eau, mais n’est pas l’élément le plus abondant dans ces milieux.

3. Quelle association distingue les éléments caractéristiques du vivant et de la croûte terrestre ?

Le carbone caractérise le vivant et le silicium la croûte terrestre.
Le carbone caractérise les silicates et le silicium les molécules organiques.
Le silicium caractérise le vivant et le carbone la croûte terrestre.
L’oxygène caractérise le vivant et le silicium les molécules organiques.

Le carbone caractérise le vivant et le silicium la croûte terrestre.

Explication

Le carbone est associé au monde des molécules organiques et caractérise le vivant, tandis que le silicium est associé aux silicates de la croûte terrestre. Inverser les rôles du carbone et du silicium constitue la confusion la plus plausible, mais contredit cette distinction.

4. Quelle combinaison décrit les quatre éléments les plus abondants du vivant et leur contribution à sa masse ?

Oxygène, carbone, hydrogène et soufre, présents sous forme ionique et représentant 3 % de la masse.
Oxygène, carbone, hydrogène et azote, formant entre eux des liaisons covalentes et représentant 96 % de la masse.
Carbone, hydrogène, azote et calcium, présents sous forme ionique et représentant 96 % de la masse.
Oxygène, carbone, phosphore et azote, formant entre eux des liaisons covalentes et représentant 96 % de la masse.

Oxygène, carbone, hydrogène et azote, formant entre eux des liaisons covalentes et représentant 96 % de la masse.

Explication

Les quatre éléments les plus abondants sont l’oxygène, le carbone, l’hydrogène et l’azote ; ils peuvent former des liaisons covalentes entre eux et comptent pour 96 % de la masse du vivant. Le phosphore, proposé à la place de l’hydrogène dans un distracteur, appartient plutôt au groupe des éléments moyennement abondants.

5. Dans quelle forme se trouvent les sept éléments moyennement abondants, qui représentent 3 % de la masse du vivant ?

Sous forme de polymères, notamment le phosphore, le soufre, le calcium, le sodium, le potassium, le magnésium et le chlore.
Sous forme d’espèces ioniques, notamment le phosphore, le soufre, le calcium, le sodium, le potassium, le magnésium et le chlore.
Sous forme d’espèces ioniques, notamment l’oxygène, le carbone, l’hydrogène, l’azote, le sodium, le potassium et le magnésium.
Sous forme de molécules covalentes, notamment l’oxygène, le carbone, l’hydrogène, l’azote, le calcium, le sodium et le chlore.

Sous forme d’espèces ioniques, notamment le phosphore, le soufre, le calcium, le sodium, le potassium, le magnésium et le chlore.

Explication

Les sept éléments moyennement abondants cités se trouvent sous forme d’espèces ioniques et représentent 3 % de la masse du vivant. Le distracteur qui les présente comme des molécules covalentes confond leur forme habituelle avec les liaisons covalentes possibles pour certains éléments dans des molécules organiques.

6. Quelle comparaison décrit correctement la proportion d’eau dans le vivant et dans les cellules de grains de maïs ou de blé ?

L’eau constitue environ 70 à 75 % de la masse dans les deux cas.
L’eau constitue généralement 10 à 15 % de la masse du vivant, mais 70 à 75 % de celle de ces cellules de grains.
L’eau constitue généralement 70 à 75 % de la masse du vivant, mais 10 à 15 % de celle de ces cellules de grains.
L’eau constitue environ 10 à 15 % de la masse dans les deux cas.

L’eau constitue généralement 70 à 75 % de la masse du vivant, mais 10 à 15 % de celle de ces cellules de grains.

Explication

L’eau forme généralement la plus grande part de la masse du vivant, soit 70 à 75 %, tandis que sa proportion tombe à 10 à 15 % dans les cellules de grains de maïs ou de blé. L’inversion de ces valeurs attribue à ces cellules la proportion générale du vivant.

7. Comment caractériser les sels minéraux dans la composition moléculaire des cellules ?

Ils sont très peu abondants en masse et leurs rôles sont également limités.
Ils constituent une grande part de la masse tout en assurant des rôles très divers.
Ils constituent une grande part de la masse et remplissent un rôle peu diversifié.
Ils sont très peu abondants en masse, mais leurs rôles sont nombreux et importants.

Ils sont très peu abondants en masse, mais leurs rôles sont nombreux et importants.

Explication

Les sels minéraux contribuent très peu à la masse, mais leurs rôles sont très divers et capitaux. Le distracteur qui associe leur faible abondance à des rôles limités confond quantité massique et importance fonctionnelle.

8. Une cellule contient de nombreuses petites molécules de faible masse molaire ; quelle contribution à la masse des constituants cellulaires faut-il en déduire ?

Elles contribuent à une part réduite de la masse et sont également peu nombreuses.
Elles contribuent à la plus grande part de la masse, malgré leur faible masse molaire.
Elles contribuent à la plus grande part de la masse, car elles sont nombreuses.
Elles contribuent à une part réduite de la masse, malgré leur grand nombre.

Elles contribuent à une part réduite de la masse, malgré leur grand nombre.

Explication

Les petites molécules sont très nombreuses, mais elles représentent une part réduite de la masse des constituants cellulaires. L’idée qu’un grand nombre entraîne nécessairement une grande contribution massique confond abondance numérique et masse totale.

9. Comment les macromolécules, aussi appelées polymères, sont-elles constituées ?

D’un petit nombre de polymères reliés par des liaisons covalentes.
D’un grand nombre de petites molécules reliées par des interactions ioniques.
De molécules organiques reliées sans formation de liaisons entre elles.
D’un grand nombre de monomères reliés par des liaisons covalentes.

D’un grand nombre de monomères reliés par des liaisons covalentes.

Explication

Un polymère est constitué d’un grand nombre de petites molécules appelées monomères, unies par des liaisons covalentes. Le distracteur qui remplace ces liaisons par des interactions ioniques confond la nature du lien caractéristique entre les monomères.

10. Que se produit au niveau électronique lorsqu’une liaison covalente se forme entre deux atomes ?

Ils partagent chacun un doublet avec un troisième atome.
Ils attirent des charges nettes opposées.
L’un transfère un électron à l’autre.
Ils se partagent deux électrons.

Ils se partagent deux électrons.

Explication

Dans une liaison covalente, deux atomes mettent en partage deux électrons. Le transfert d’un électron correspond plutôt à une représentation possible de la formation d’ions, et non à la définition d’une liaison covalente.

11. Quelle association de charges caractérise une liaison ionique entre deux ions ?

Deux charges partielles de signes opposés.
Deux charges nettes de signes opposés.
Une charge nette et une charge partielle.
Deux charges nettes de même signe.

Deux charges nettes de signes opposés.

Explication

Une liaison ionique est une interaction ion-ion entre une charge positive et une charge négative. L’association d’une charge nette et d’une charge partielle caractérise plutôt une interaction ion-dipôle.

12. Deux molécules polaires interagissent par l’attraction de leurs dipôles permanents ; de quelle force s’agit-il ?

D’une interaction ion-dipôle.
De la force de Debye.
De la force de Keesom.
De la force de London.

De la force de Keesom.

Explication

La force de Keesom correspond à une interaction entre deux dipôles permanents. La force de Debye met plutôt en jeu un dipôle permanent et un dipôle induit.

13. Comment un dipôle permanent peut-il provoquer une force de Debye avec une liaison voisine peu polarisable ?

Il déplace momentanément les électrons et crée deux dipôles instantanés.
Il transfère une charge nette à la liaison voisine.
Son champ électrique polarise la liaison et y induit un dipôle.
Il attire un second dipôle permanent déjà présent dans la liaison.

Son champ électrique polarise la liaison et y induit un dipôle.

Explication

Le champ électrique d’un dipôle permanent peut polariser une liaison peu ou pas polarisable et y induire un dipôle, formant une force de Debye. L’attraction entre deux dipôles permanents relève plutôt de la force de Keesom.

14. Dans deux molécules voisines, des fluctuations électroniques créent un dipôle instantané qui en induit un autre ; quelle interaction en résulte ?

La force de Keesom.
La force de London.
Une interaction ion-ion.
La force de Debye.

La force de London.

Explication

La force de London résulte de dipôles instantanés dus à la position momentanée des électrons, qui induisent des dipôles voisins. La force de Debye part plutôt d’un dipôle permanent qui polarise une liaison voisine.

15. Quelles caractéristiques définissent une liaison hydrogène ?

Elle associe deux dipôles permanents, dont l’un implique un hydrogène fortement polarisé et l’autre un élément très électronégatif porteur d’un doublet non liant.
Elle associe deux ions de charges opposées, dont l’un porte un hydrogène et l’autre un élément très électronégatif.
Elle associe un dipôle permanent et un dipôle induit, sans exiger d’hydrogène fortement polarisé.
Elle associe deux dipôles instantanés créés par les fluctuations des électrons.

Elle associe deux dipôles permanents, dont l’un implique un hydrogène fortement polarisé et l’autre un élément très électronégatif porteur d’un doublet non liant.

Explication

Une liaison hydrogène met en jeu deux dipôles permanents, avec un hydrogène fortement polarisé dans l’un et un élément très électronégatif portant un doublet non liant dans l’autre. L’association d’un dipôle permanent et d’un dipôle induit décrit plutôt une force de Debye.

16. Quel ensemble d’associations peut présenter des liaisons hydrogène ?

Entre molécules organiques, mais pas entre molécules d’eau et molécules organiques.
Entre molécules d’eau et ions, mais pas entre molécules organiques.
Entre molécules d’eau, entre molécules organiques, et entre molécules organiques et molécules d’eau.
Entre molécules d’eau et molécules organiques, mais pas entre molécules d’eau.

Entre molécules d’eau, entre molécules organiques, et entre molécules organiques et molécules d’eau.

Explication

Des liaisons hydrogène peuvent se former entre molécules d’eau, entre molécules organiques, ainsi qu’entre molécules organiques et molécules d’eau. Elles ne sont donc pas limitées aux associations impliquant un seul de ces types de molécules.

17. Quelle énergie molaire caractérise les interactions de Van der Waals ?

De 10 à 30 kJ·mol⁻¹
De 20 à 250 kJ·mol⁻¹
De 2 à 8 kJ·mol⁻¹
De 200 à 1 000 kJ·mol⁻¹

De 2 à 8 kJ·mol⁻¹

Explication

Les interactions de Van der Waals ont une énergie comprise entre 2 et 8 kJ·mol⁻¹. L’intervalle de 10 à 30 kJ·mol⁻¹ correspond aux liaisons hydrogène, qui sont plus énergétiques.

18. Une interaction présente une énergie de 18 kJ·mol⁻¹ : à quel type de liaison cette valeur correspond-elle parmi les catégories considérées ?

À une liaison hydrogène
À une interaction de Van der Waals
À une liaison covalente
À une interaction électrostatique

À une liaison hydrogène

Explication

Une énergie de 18 kJ·mol⁻¹ se situe dans l’intervalle de 10 à 30 kJ·mol⁻¹ caractéristique des liaisons hydrogène. Les interactions de Van der Waals ont une énergie plus faible, de 2 à 8 kJ·mol⁻¹.

19. Quelle plage d’énergie est associée aux interactions électrostatiques ?

De 200 à 1 000 kJ·mol⁻¹
De 10 à 30 kJ·mol⁻¹
De 2 à 8 kJ·mol⁻¹
De 20 à 250 kJ·mol⁻¹

De 20 à 250 kJ·mol⁻¹

Explication

Les interactions électrostatiques ont une énergie comprise entre 20 et 250 kJ·mol⁻¹. L’intervalle de 200 à 1 000 kJ·mol⁻¹ est celui des liaisons covalentes.

20. Parmi les catégories considérées, laquelle possède l’intervalle d’énergie le plus élevé, de 200 à 1 000 kJ·mol⁻¹ ?

Les interactions électrostatiques
Les interactions de Van der Waals
Les liaisons hydrogène
Les liaisons covalentes

Les liaisons covalentes

Explication

L’énergie des liaisons covalentes se situe entre 200 et 1 000 kJ·mol⁻¹, soit l’intervalle le plus élevé parmi ces catégories. Les interactions électrostatiques sont également énergétiques, mais leur plage va de 20 à 250 kJ·mol⁻¹.

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Où trouve-t-on tous les éléments constitutifs du vivant ?

Dans la biosphère.

Comment les proportions des éléments diffèrent-elles entre biosphère, cellules animales et cellules végétales ?

Elles diffèrent entre ces trois ensembles.

Quel est l’élément le plus abondant dans la biosphère et les cellules ?

L’oxygène.

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