QCM : Cristaux et biomiméralisation (14 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle propriété définit un sel du point de vue de sa composition et de sa charge globale ?

C’est un assemblage d’ions et de molécules dont la charge totale est négative.
C’est un composé ionique d’ions de même charge dont la charge totale est positive.
C’est un composé ionique d’anions et de cations dont la charge totale est nulle.
C’est un composé moléculaire d’atomes neutres dont la charge totale est nulle.

C’est un composé ionique d’anions et de cations dont la charge totale est nulle.

Explication

Un sel associe des anions et des cations en proportions telles que le composé est électriquement neutre. Un assemblage d’ions de même charge ne correspond pas à cette définition d’un sel neutre.

2. Qu’est-ce qui caractérise les liaisons dans un cristal ionique ?

Ce sont essentiellement des interactions entre ions portant des charges de même signe.
Ce sont essentiellement des interactions entre molécules neutres voisines.
Ce sont essentiellement des liaisons covalentes entre atomes partageant des électrons.
Ce sont essentiellement des interactions électrostatiques entre ions de charges opposées.

Ce sont essentiellement des interactions électrostatiques entre ions de charges opposées.

Explication

Dans un cristal ionique, la cohésion repose principalement sur l’attraction électrostatique entre ions de charges opposées. Des liaisons covalentes impliquent plutôt le partage d’électrons entre atomes.

3. Pourquoi le chlorure de sodium solide est-il isolant alors que sa solution aqueuse conduit le courant ?

Dans le cristal, les ions sont absents, alors qu’en solution aqueuse ils se forment.
Dans le cristal, les ions sont neutres, alors qu’en solution aqueuse ils deviennent chargés.
Dans le cristal, les électrons sont mobiles, alors qu’en solution aqueuse ils sont immobilisés.
Dans le cristal, les ions ne se déplacent pas, alors qu’en solution aqueuse ils sont mobiles.

Dans le cristal, les ions ne se déplacent pas, alors qu’en solution aqueuse ils sont mobiles.

Explication

Le courant peut être transporté par des ions mobiles en solution, tandis que les ions du réseau cristallin ne se déplacent pas. La différence ne vient pas d’une transformation des ions en espèces neutres dans le cristal.

4. Que désigne la biominéralisation ?

La fabrication de cristaux par des organismes vivants.
La formation de molécules organiques à partir de minéraux.
La dégradation de cristaux par des organismes vivants.
La transformation de cristaux en cellules vivantes.

La fabrication de cristaux par des organismes vivants.

Explication

La biominéralisation correspond à la fabrication de cristaux par les organismes vivants. La dégradation de cristaux est un processus différent et ne définit pas cette notion.

5. Quel rôle joue l’hydroxyapatite associée au collagène chez les vertébrés ?

Elle forme les articulations et leur permet de produire des cristaux d’acide urique.
Elle contribue à former les os et les dents et leur apporte solidité et résistance.
Elle forme les coquilles et la nacre et les protège des prédateurs.
Elle renforce la coquille des œufs et lui donne une structure souple.

Elle contribue à former les os et les dents et leur apporte solidité et résistance.

Explication

L’hydroxyapatite, associée au collagène, constitue les os et les dents et leur confère solidité et résistance. Les coquilles et la nacre sont plutôt associées à des formes de carbonate de calcium.

6. Quelle association entre maladie, cristaux et lieu de dépôt est correcte ?

Les calculs rénaux impliquent des cristaux dans les dents, tandis que la goutte implique des cristaux dans les coquilles.
Les calculs rénaux impliquent des cristaux dans les coquilles, tandis que la goutte implique des cristaux dans les os.
Les calculs rénaux impliquent des cristaux dans les articulations, tandis que la goutte implique des cristaux dans les voies urinaires.
Les calculs rénaux impliquent des cristaux dans les voies urinaires, tandis que la goutte implique des cristaux dans les articulations.

Les calculs rénaux impliquent des cristaux dans les voies urinaires, tandis que la goutte implique des cristaux dans les articulations.

Explication

Les calculs rénaux résultent de cristaux d’oxalate ou de phosphate de calcium dans les voies urinaires, tandis que la goutte est liée à des dépôts d’acide urique dans les articulations. La confusion entre ces deux lieux de dépôt inverse les associations réelles.

7. Comment les nanocristaux de guanine permettent-ils au caméléon de modifier son apparence ?

Leur accumulation renforce les os et permet le mimétisme.
Leur déplacement change l’espacement de la lumière et permet le mimétisme.
Leur orientation bloque les ions dans la peau et permet le mimétisme.
Leur dissolution modifie la composition du sang et permet le mimétisme.

Leur déplacement change l’espacement de la lumière et permet le mimétisme.

Explication

Chez le caméléon, des nanocristaux de guanine se déplacent dans la peau et modifient l’espacement de la lumière, ce qui permet le mimétisme. Leur rôle n’est pas de renforcer les os, fonction associée à d’autres cristaux biologiques.

8. Quelle organisation caractérise un solide cristallin ?

Une répétition quasi parfaite du même arrangement d’atomes dans les trois directions de l’espace.
Une disposition irrégulière des atomes qui varie d’un point à l’autre dans les trois directions de l’espace.
Une répétition régulière des atomes dans une seule direction de l’espace.
Un arrangement d’atomes qui change continuellement sans motif spatial récurrent.

Une répétition quasi parfaite du même arrangement d’atomes dans les trois directions de l’espace.

Explication

Un solide cristallin présente un arrangement atomique qui se répète de manière quasi parfaite dans les trois directions de l’espace. Une disposition irrégulière sans motif répétitif correspond plutôt à l’absence d’ordre cristallin.

9. Comment une maille définit-elle un réseau cristallin ?

C’est une unité répétée par translation dans les trois dimensions de l’espace.
C’est un atome central qui relie les sommets du réseau sans répétition.
C’est une unité répétée par translation dans un seul plan de l’espace.
C’est une couche d’atomes répétée par rotation dans une seule dimension de l’espace.

C’est une unité répétée par translation dans les trois dimensions de l’espace.

Explication

La maille est l’unité de répétition par translation qui, répétée dans les trois dimensions, définit le réseau cristallin. Une répétition limitée à un seul plan ne décrit pas un réseau étendu dans les trois dimensions.

10. Quelle différence distingue une structure cubique simple d’une structure cubique à faces centrées ?

La structure simple a des atomes aux sommets et au centre des faces, tandis que l’autre en a aux sommets seulement.
La structure simple a des atomes aux sommets, tandis que la structure à faces centrées en a aussi au centre des faces.
La structure simple a des atomes au centre des faces, tandis que l’autre en a au centre du cube.
La structure simple a des atomes au centre du cube, tandis que l’autre en a au centre des arêtes.

La structure simple a des atomes aux sommets, tandis que la structure à faces centrées en a aussi au centre des faces.

Explication

Dans la structure cubique simple, les atomes occupent les sommets; dans la structure cubique à faces centrées, des atomes occupent également le centre de chaque face. La structure simple ne comporte donc pas les atomes supplémentaires au centre des faces.

11. Quelle distinction décrit correctement un minéral et un cristal ?

Un minéral est défini par sa transparence et sa dureté, tandis qu’un cristal se distingue par sa composition chimique.
Un minéral est une roche issue de l’évaporation, tandis qu’un cristal est un solide constitué d’ions accumulés.
Un minéral est défini par sa composition chimique et son réseau cristallin, tandis qu’un cristal présente précisément un arrangement répétitif d’une maille.
Un minéral correspond à une maille répétée, tandis qu’un cristal est défini par la composition chimique et le réseau cristallin.

Un minéral est défini par sa composition chimique et son réseau cristallin, tandis qu’un cristal présente précisément un arrangement répétitif d’une maille.

Explication

La définition du minéral fait intervenir sa composition chimique et son réseau cristallin, alors que le cristal décrit l’arrangement répétitif d’une maille. La confusion la plus plausible consiste à inverser ces deux définitions.

12. Le diamant et le graphite sont tous deux constitués de carbone, mais leurs propriétés diffèrent : quelle caractéristique explique cette différence ?

Ils possèdent la même maille, mais des compositions chimiques différentes.
Ils résultent de degrés d’évaporation différents, qui modifient leur composition.
Ils sont formés d’éléments différents, même si leurs réseaux cristallins sont identiques.
Ils possèdent des mailles différentes, bien que leur composition soit identique.

Ils possèdent des mailles différentes, bien que leur composition soit identique.

Explication

Le diamant et le graphite sont des polymorphes : ils sont composés de carbone, mais possèdent des mailles différentes, associées à des propriétés différentes. L’idée d’une composition chimique différente confond la polymorphie avec une différence de composition.

13. Comment une structure cristalline est-elle constituée ?

Par la répétition d’unités élémentaires formées d’une maille et des entités chimiques qui la composent.
Par l’assemblage de mailles indépendantes, sans entités chimiques constitutives.
Par l’alternance de couches d’ions sans organisation en maille ni répétition régulière.
Par la répétition d’entités chimiques isolées, sans unité élémentaire organisée.

Par la répétition d’unités élémentaires formées d’une maille et des entités chimiques qui la composent.

Explication

Une structure cristalline résulte de la répétition d’unités élémentaires, chacune comprenant une maille et les entités chimiques qui la constituent. L’assemblage de couches d’ions sans maille ne rend pas compte de cette organisation.

14. Dans la représentation du quartz, quelles entités sont indiquées avec la formule chimique SiO2\mathrm{SiO_2} ?

Des entités (CO4)4−\mathrm{(CO_4)^{4-}} constituées de carbone et d’oxygène.
Des entités (AlO4)5−\mathrm{(AlO_4)^{5-}} constituées d’aluminium et d’oxygène.
Des entités (SiO4)4−\mathrm{(SiO_4)^{4-}} constituées de silicium et d’oxygène.
Des entités (SiO3)2−\mathrm{(SiO_3)^{2-}} constituées de silicium et d’oxygène.

Des entités $$\mathrm{(SiO_4)^{4-}}$$ constituées de silicium et d’oxygène.

Explication

Le quartz est présenté avec la formule SiO2\mathrm{SiO_2} et des entités (SiO4)4−\mathrm{(SiO_4)^{4-}} composées de silicium et d’oxygène. L’entité (SiO3)2−\mathrm{(SiO_3)^{2-}} conserve les bons éléments, mais ne correspond pas à la formule de l’entité indiquée.

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Qu’est-ce qu’un sel ?

Un composé ionique d’anions et de cations, électriquement neutre.

Quelles interactions lient essentiellement les ions dans un cristal ionique ?

Des interactions électrostatiques entre ions de charges opposées.

Où se trouvent les ions chlorure dans la maille cubique du chlorure de sodium ?

Aux huit sommets et aux six centres de face.

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