Fiche de révision : Molécules biologiques et interactions

📋 Plan du Cours

1. Répartition des éléments et matière
2. Éléments des molécules biologiques
3. Polarité et géométrie moléculaires
4. Interactions non covalentes
5. Représentations des atomes et molécules

📖 1. Répartition des éléments et matière

★ À maîtriser

• La répartition indiquée des éléments est la suivante : dans l’Univers, H 90 %, He 9 % et autres 1 %, dans l’eau de mer, H 66 %, O 33 % et autres 1 %, dans l’atmosphère, N 78 %, O 21 % et autres 1 %, dans les végétaux, H 48 %, C 28 %, O 22 %, N 1 % et autres 1 %, dans le corps humain, H 61 %, O 24 %, C 13 %, N 1 % et autres 1 %, dans la croûte terrestre, O 47 %, Si 28 %, Al 8 %, Fe 4 %, Ca 4 %, Na 3 % et autres 6 %

• Les grandes familles de molécules organiques citées sont :

  • les protéines
  • les lipides
  • les glucides
  • les acides nucléiques

Compléments

📌 Le cours distingue la matière organique de la matière minérale parmi les notions à connaître, sans préciser ici leurs critères de distinction.

• Les compartiments nommés dans le cours sont :
  • l’atmosphère
  • la lithosphère
  • l’hydrosphère
  • la biosphère

• Le cours demande de connaître les cycles biogéochimiques des quatre atomes principaux des molécules biologiques, en lien avec la biologie générale.

📖 2. Éléments des molécules biologiques

★ À maîtriser

• Les six éléments présentés avec des valeurs clés sont :

  • le carbone (C)
  • l’hydrogène (H)
  • l’oxygène (O)
  • l’azote (N)
  • le phosphore (P)
  • le soufre (S)

• Les électronégativités et masses molaires indiquées sont :

  • C, 2,5 et 12 g/mol
  • H, 2,2 et 1 g/mol
  • O, 3,5 et 16 g/mol
  • N, 3 et 14 g/mol
  • P, 2,2 et 31 g/mol
  • S, 2,6 et 32 g/mol

Compléments

• Le carbone a le numéro atomique 6 et le nombre de masse 12 ; ses isotopes naturels comprennent ¹²C et ¹³C stables ainsi que ¹⁴C instable, dont la demi-vie est de 5730 ans.

• L’hydrogène a le numéro atomique 1 et le nombre de masse 1 ; le protium ¹H et le deutérium ²H sont stables, tandis que le tritium ³H est instable et a une demi-vie de 12,3 ans.

• Le phosphore a le numéro atomique 15 et le nombre de masse 31 ; ³¹P est stable et ³²P est instable, utilisé et caractérisé par une demi-vie de 14 jours.

• Le soufre a le numéro atomique 16 et le nombre de masse 32 ; les isotopes naturels stables cités sont ³²S, ³³S, ³⁴S et ³⁶S, tandis que ³⁵S est instable, utilisé et a une demi-vie de 87,5 jours.

📖 3. Polarité et géométrie moléculaires

★ À maîtriser

• La molécule d’eau est représentée avec une géométrie coudée plane et un angle H–O–H de 104,5° ; sa figure de répulsion est tétraédrique.

• 🔄 Pour déterminer si une molécule est polaire : repérer les liaisons potentiellement polarisées, vérifier si le moment dipolaire résultant est non nul, examiner si les barycentres des charges positives et négatives sont différents

📌 Dans les exemples représentés, l’eau est polaire et le dioxyde de carbone est apolaire.

Compléments

• Le cours associe la polarisation d’une liaison à la différence d’électronégativité des atomes impliqués et identifie les charges partielles positives et négatives ainsi que le moment dipolaire.

💡 Astuce mémo

L’eau coudée est polaire, tandis que le dioxyde de carbone représenté est apolaire.

📖 4. Interactions non covalentes

★ À maîtriser

• Les interactions non covalentes abordées sont :

  • les liaisons ioniques
  • les liaisons hydrogène
  • les interactions hydrophobes
  • les interactions de Van der Waals

• Les interactions de Van der Waals présentées comprennent :

  • les forces de Keesom
  • les forces de Debye
  • les forces de London

• Les forces de Van der Waals se distinguent par les dipôles mis en jeu : les forces de Keesom mettent en jeu deux moments dipolaires permanents, les forces de Debye mettent en jeu un dipôle permanent et un dipôle induit, les forces de London mettent en jeu un dipôle instantané et un dipôle induit

• Les schémas illustrent la solubilisation des sels et des molécules polaires dans un solvant polaire, ainsi que l’insolubilité des molécules apolaires dans l’eau.

Compléments

• Le cours distingue : les liaisons fortes et faibles, les interactions covalentes et non covalentes, les liaisons électrostatiques et directionnelles

📖 5. Représentations des atomes et molécules

★ À maîtriser

• Les représentations atomiques et moléculaires citées sont :
  • le modèle de Bohr
  • le modèle de Lewis
  • la formule brute
  • la formule développée
  • la formule semi-développée
  • la représentation de CRAM
  • la formule topologique

Compléments

• La formule brute H₂O est donnée comme exemple de représentation moléculaire.