81 simulateurs interactifs

Dix échantillons inconnus te sont donnés, nommés « Échantillon A … Échantillon J », et tu les analyses avec quatre réactifs : couleur de flamme, hydroxyde de sodium, chlorure de baryum et nitrate d’argent. Après la formation d’un précipité, tu ajoutes un excès de NaOH/NH₃, du HCl dilué ou une solution d’ammoniac pour l’identification finale, et l’équation ionique de chaque réaction apparaît aussitôt. Le labo suit exactement les organigrammes des figures 1.4.2 (cations) et 1.4.3 (anions) du manuel, et une fois tous les échantillons identifiés, il affiche ton score et ton nombre d’erreurs.

À gauche, filtre par type de réaction (substitution, addition, élimination, estérification, hydrolyse, oxydation, polymérisation, isomérisation, composés azotés) et choisis une réaction. Au centre, le mécanisme se déroule image par image : substrat et réactif → rupture de liaison, formation d’une nouvelle liaison, intermédiaire carbocation ou énol → produit. Avance manuellement avec les boutons ◀ ▶, ou automatiquement avec ▶▶ (toutes les 0.9 s). Dans les réactions qui suivent la règle de Markovnikov, le rappel « l’hydrogène se fixe sur le carbone qui porte déjà le plus d’hydrogènes » apparaît, et les carbocations secondaire et primaire sont montrés côte à côte. À droite : l’équation complète avec ses conditions, une explication de l’étape et une note « Pourquoi ? ». En mode « Test », tu as 10 questions : prédis le produit, nomme le type de réaction, choisis le produit majoritaire selon Markovnikov et identifie les conditions.

En quoi les acides forts et faibles sont-ils différents ? Utilise tes outils de labo pour le découvrir ! Trempe le papier pH ou le pH-mètre dans la solution pour mesurer le pH, ou teste la conductivité avec les électrodes. Observe ensuite comment le type et la force de la solution influencent le pH. Une solution d’acide faible peut-elle avoir le même pH qu’une solution d’acide fort ?

Que se passe-t-il quand deux atomes se rapprochent ? De loin, les atomes s’attirent faiblement, mais ils se repoussent fortement s’ils sont trop proches. Choisis une paire d’atomes (néon, argon, oxygène), modifie la distance entre eux et observe comment la courbe d’énergie potentielle (σ et ε) change. L’atome mobile oscille autour de sa position d’équilibre — exactement comme si les deux étaient reliés par un ressort invisible !

Au cours d’une réaction chimique, les atomes ne sont ni créés ni détruits — ils sont seulement réarrangés. Le nombre d’atomes de chaque élément doit donc être le même des deux côtés de l’équation. Augmente ou diminue les coefficients (les nombres) pour équilibrer l’équation. Tu peux vérifier avec les molécules, une balance ou un diagramme en barres. Quand l’équation est équilibrée, 😊 apparaît !

Que se passe-t-il quand tu frottes un ballon sur un pull ? Des charges négatives (électrons) passent du pull au ballon, et le ballon se charge négativement. Le ballon chargé négativement attire le mur et s’y colle (électricité statique). Fais glisser le ballon, frotte-le sur le pull, puis amène-le vers le mur. Appuie sur « Retirer le mur » et le ballon revient vers le pull chargé positivement. Observe ce qui se passe en mode affichage des charges !

Qu’est-ce que la concentration d’une solution ? Concentration = quantité de soluté (mol) / volume de solution. Ajoute de la substance dans le bécher et la concentration augmente ; ajoute de l’eau (dilution) et elle diminue. Fais évaporer de l’eau et la concentration augmente à nouveau, mais verser une partie de la solution ne change pas la concentration. Choisis des substances de différentes couleurs, trempe le concentrimètre dans la solution et mesure en mol/L. Si tu ajoutes trop de substance, la solution devient saturée et l’excès se dépose au fond !

Café, lait, soda, acide de batterie — à quel point ces liquides sont-ils acides ou basiques ? L’échelle de pH couvre 0-14 : 7 est neutre (eau), en dessous de 7 c’est acide, au-dessus c’est basique. Choisis un liquide, trempe le pH-mètre dans la solution et mesure. Observe comment l’ajout d’eau (dilution) rapproche le pH de 7 (neutre) !

Concentration molaire (mol/L) = quantité de soluté (mol) / volume de solution (en litres). Utilise les curseurs pour modifier la quantité de soluté (mol) et le volume de solution, et observe comment la concentration change. Plus il y a de soluté ou plus le volume est petit, plus la concentration est élevée. Si elle devient trop élevée, la solution est saturée et l’excès se dépose au fond !

Un atome est constitué de protons, de neutrons et d’électrons. Les protons et les neutrons sont dans le noyau, et les électrons sont sur les couches. Le nombre de protons détermine l’élément (1 proton = hydrogène, 2 = hélium...). Modifie le nombre de protons, de neutrons et d’électrons et observe : quel élément tu obtiens, et comment la charge (protons − électrons) et le nombre de masse (protons + neutrons) changent. S’il y a autant de protons que d’électrons, c’est un atome neutre ; sinon, c’est un ion !

Les molécules sont constituées d’atomes. Assemble des atomes d’hydrogène (H), d’oxygène (O), de carbone (C) et d’azote (N) dans les bonnes proportions pour construire des molécules. Exemple : 2 hydrogène + 1 oxygène = eau (H₂O). Dès que les bons atomes s’assemblent, la molécule se forme automatiquement et s’ajoute à ta collection. Combien de molécules peux-tu construire ?

Les atomes d’un même élément peuvent avoir des nombres de neutrons différents — on les appelle des isotopes. Les isotopes ont le même nombre de protons (c’est donc le même élément) mais des nombres de masse différents (protons + neutrons). Choisis un élément et modifie le nombre de neutrons, puis observe : quel isotope tu obtiens, son abondance dans la nature et sa masse atomique. Exemple : le carbone 12 est le plus abondant, tandis que le carbone 14 est instable !

Au cours d’une réaction, les réactifs sont consommés dans une proportion fixe. Si un réactif vient à manquer (le réactif limitant), une partie de l’autre reste en excès. Exemple : 2 tranches de pain + 1 tranche de fromage = 1 sandwich. Si tu as 5 tranches de pain et 3 tranches de fromage, combien de sandwichs peux-tu faire, et que reste-t-il ? Ajuste les quantités de réactifs et observe comment les produits et les restes changent. Essaie aussi avec de vraies réactions, comme la formation de l’eau et de l’ammoniac !

Pourquoi les solutions sont-elles colorées ? Envoie un laser dans une solution colorée et utilise le détecteur pour mesurer quelle quantité de lumière est absorbée et quelle quantité la traverse. Modifie le soluté, la concentration, la largeur de la cuve et la longueur d’onde de la lumière, et observe comment l’absorbance change selon la loi de Beer-Lambert A = ε·l·c. Plus la solution est concentrée et plus la cuve est large, plus la lumière est absorbée.

Les atomes n’attirent pas les électrons avec la même force. Modifie l’électronégativité des deux atomes et observe les électrons se déplacer vers l’atome qui attire le plus fort : il devient δ− (négatif) et l’autre δ+ (positif). La flèche du dipôle de liaison montre la différence d’électronégativité : une petite différence signifie une liaison covalente, une grande une liaison ionique. Active le champ électrique et la molécule polaire tourne pour s’aligner sur le champ.

Pourquoi le bois flotte-t-il sur l’eau alors que le fer coule ? Masse volumique = masse ÷ volume. Choisis un matériau (bois, glace, verre, fer, cuivre, or) et modifie son volume, ou crée ton propre bloc et fixe sa masse et son volume. Si sa masse volumique est inférieure à celle de l’eau, 1.0 kg/L, le bloc flotte ; si elle est supérieure, il coule. Quand un bloc flotte, la part qui reste sous l’eau dépend de sa masse volumique.

Pourquoi une odeur se répand-elle dans une pièce ? Le récipient est séparé en deux par une paroi : des particules de gaz bleues à gauche, des rouges à droite. Règle le nombre de particules et la température, puis appuie sur le bouton « Retirer la paroi ». Les particules bougent sans cesse et s’entrechoquent, se mélangeant peu à peu jusqu’à se répartir uniformément dans tout le récipient. Plus la température est élevée, plus les particules se déplacent vite et plus elles se répandent rapidement.

Comment les charges agissent-elles les unes sur les autres ? Loi de Coulomb : F = k·q₁·q₂ / r². Fais glisser les deux charges le long de la ligne pour changer la distance, et règle leur valeur et leur signe (+/−). Les charges de même signe se repoussent, et les charges de signes opposés s’attirent. Plus les charges sont grandes et proches, plus la force augmente fortement.

De quoi est constitué un noyau atomique ? Ajoute et retire des protons et des neutrons pour construire un noyau. Le nombre de protons détermine de quel élément il s’agit, et protons+neutrons donnent le nombre de masse. Vois sur la carte des nucléides si le noyau est stable (bleu foncé) ou se désintègre par radioactivité (β⁻, β⁺, émission). S’il y a trop ou trop peu de neutrons, le noyau devient instable.

Comment la lumière interagit-elle avec les molécules ? Choisis une source de lumière (micro-ondes, infrarouge, lumière visible, ultraviolet) et envoie des photons sur une molécule. La molécule absorbe un photon de la bonne énergie et réagit : l’eau tourne, le dioxyde de carbone vibre, le dioxyde d’azote brille, et l’ozone se dissocie sous l’ultraviolet. Certaines molécules, comme N₂ et O₂, laissent la lumière passer tout droit.

Comment Rutherford a-t-il découvert le noyau atomique ? Envoie des particules alpha chargées positivement sur une fine feuille d’or. La plupart la traversent tout droit, mais certaines qui passent près d’un noyau sont fortement déviées par la répulsion coulombienne, et celles qui le heurtent de plein fouet rebondissent. Modifie le nombre de protons du noyau ou l’énergie et observe comment la déviation change — cette expérience a prouvé que la masse d’un atome est concentrée dans un minuscule noyau.

Pourquoi les molécules ont-elles des formes particulières ? Ajoute des liaisons (simples, doubles, triples) et des doublets non liants à l’atome central. Les paires d’électrons se repoussent et s’écartent le plus possible les unes des autres (théorie VSEPR). Selon le nombre de domaines, tu obtiens des formes comme linéaire, triangulaire plane, tétraédrique, coudée et pyramidale. Ajouter un doublet non liant modifie la forme et diminue l’angle de liaison.

Pourquoi la glace fond-elle et l’eau s’évapore-t-elle ? Choisis une substance (néon, argon, oxygène, eau) et modifie la température avec le chauffage/refroidisseur. À froid, les particules forment un réseau et bougent à peine (solide) ; plus chaud, elles se séparent et s’écoulent (liquide) ; très chaud, elles volent librement (gaz). Observe la température et l’état sur le thermomètre.

De quoi dépend la pression d’un gaz ? Ajoute des particules avec la pompe, modifie la température avec le chauffage/refroidisseur et déplace le piston pour réduire le volume. Les particules rebondissent élastiquement sur les parois et créent une pression. Plus il y a de particules, plus le gaz est chaud ou plus le volume est petit, plus la pression est élevée (PV = NkT). Observe la pression sur le manomètre et la température sur le thermomètre.

Comment la pression, le volume et la température d’un gaz sont-ils liés ? Ajoute des particules lourdes (bleues) et légères (rouges) avec la pompe. Choisis « T constante » et la pression augmente quand tu réduis le volume (loi de Boyle-Mariotte, P·V=const). Choisis « V constant » et la pression augmente quand tu chauffes (loi de Gay-Lussac, P/T=const). Observe la courbe de la relation sur le mini-graphique.

Pourquoi les molécules ont-elles des formes particulières ? Ajoute des liaisons simples et des doublets non liants à l’atome central. Les domaines électroniques se repoussent et s’écartent le plus possible les uns des autres (théorie VSEPR) : 2 domaines donnent une forme linéaire, 3 triangulaire plane et 4 tétraédrique. Ajouter un doublet non liant modifie la forme (l’eau est coudée, l’ammoniac pyramidal) et diminue l’angle de liaison. Essaie avec CO₂, BF₃, H₂O, NH₃ et CH₄.

Café, lait, citron, savon — à quel point sont-ils acides ou basiques ? Quand tu choisis un liquide, le pH-mètre affiche une valeur de 0–14 : 7 est neutre, en dessous c’est acide (rouge), au-dessus c’est basique (rose). Affiche le rapport des ions H₃O⁺ (acide) et OH⁻ (base) sous forme de barres. Dans les liquides acides, H₃O⁺ domine, tandis que les liquides basiques contiennent beaucoup d’OH⁻.

Pourquoi les substances passent-elles d’un état à l’autre entre solide, liquide et gaz ? Choisis le néon, l’argon, l’oxygène ou l’eau et modifie la température avec le chauffage/refroidisseur. À froid, les particules forment un réseau et bougent à peine (solide) ; plus chaud, elles se séparent et s’écoulent (liquide) ; très chaud, elles volent librement (gaz). Un point montre où se situe la substance sur le diagramme de phases selon la température et la pression — plus détaillé que la version « Les bases » !

Choisis un élément avec Z=1..20 et le diagramme énergétique montre comment les électrons remplissent les orbitales selon le principe de construction (Aufbau) — en commençant par l’orbitale de plus basse énergie — et comment, selon la règle de Hund, ils occupent d’abord une à une les orbitales de même énergie. Les notations complète (1s²2s²…) et abrégée ([Ne]3s¹) de la configuration électronique apparaissent côte à côte.

Appuie sur l’un des 20 premiers éléments du tableau périodique pour dessiner le modèle de Bohr de son atome. Déplace-toi vers la droite et vers le bas, compare, et constate par toi-même que période = nombre de couches et groupe = nombre d’électrons de la couche externe (de valence).

Affiche le rayon atomique, l’énergie d’ionisation, l’électronégativité et le caractère métallique des 20 premiers éléments sous forme de carte de couleurs (heatmap). Choisis une évolution et appuie sur des éléments pour comparer leurs valeurs — on voit d’un coup d’œil comment elles évoluent le long d’une période et dans un groupe.

Choisis un cation (ion positif) et un anion (ion négatif) : les indices sont déterminés par la règle du croisement pour construire la formule du composé : Al³⁺ + O²⁻ → Al₂O₃. Le nom du composé, sa famille (oxyde, base, acide, sel) et l’équilibre des charges sont affichés à côté — maîtrise l’écriture des formules ici même !

Métaux, non-métaux, acides, bases, oxydes, sels — mélange comme tu veux n’importe laquelle des 60 substances. Si une réaction a lieu, tu verras la couleur changer dans le ballon, des bulles se former, un précipité se déposer, et de la chaleur libérée ou absorbée. Le meilleur : chaque réaction est écrite sous trois formes à la fois — équation en mots, formules chimiques et équation équilibrée. Avec le bouton « Chauffer 🔥 », tu peux aussi voir une seule substance se décomposer.

Un vrai plan de travail de labo : ajoute de l’eau, des acides, des bases, des sels, des métaux et des indicateurs dans un bécher en verre et observe ce qui se passe. Le tableau affiche instantanément la quantité (mol) de chaque substance, sa solubilité (g/L) et le pourcentage dissous. Augmenter la température modifie la solubilité. Chaque réaction qui a lieu est enregistrée avec son équation en mots et son équation équilibrée. En mode « Brûleur », place une substance sur un verre de montre, chauffe-la dans la flamme et observe la réaction de décomposition.

Choisis une réaction parmi cinq types — synthèse, combustion, substitution, échange et décomposition — et ajuste les coefficients avec les boutons +/−. Le tableau indique le nombre d’atomes de chaque élément à gauche et à droite et devient vert quand c’est équilibré. Si tu bloques, le bouton « Réponse » affiche les bons coefficients.

La série d’activité des métaux (K…Au, avec H₂ indiqué) et la série des halogènes (F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂) sont toujours à l’écran. Choisis un élément et place-le dans un acide, de l’eau ou une solution saline — tu verras aussitôt si une réaction a lieu, pourquoi, et l’équation équilibrée.

Choisis parmi 20 composés de 3–4 éléments, comme H₂SO₄, KMnO₄ et K₂Cr₂O₇, et utilise les nombres d’oxydation connus (H +1, O −2 …) pour trouver celui de l’élément indiqué avec les boutons +/−. Si tu as juste, la solution détaillée complète s’affiche.

20 réactions d’oxydoréduction sur 3 niveaux : facile, moyen et avancé. Pour chaque réaction, tu vois les éléments oxydé et réduit, le nombre d’électrons transférés et le type de réaction (intermoléculaire, intramoléculaire, dismutation), et tu l’équilibres grâce au tableau du nombre d’atomes.

Il y a 12 sortes de déchets qui flottent dans le lac. Trie-les correctement dans les bacs plastique, verre, métal et organique : le niveau de pollution baisse, l’eau devient peu à peu limpide et les poissons et autres animaux reviennent.

Montre le cycle dans lequel la fumée des usines — les gaz SO₂ et NO₂ — monte dans les nuages et se transforme en pluie acide. Supprime les sources une à une : le pH de la pluie passe de 3.5 à 5.6, le pH d’une pluie propre, et les plantes fanées refleurissent.

Supprime des sources comme le charbon brut, les vieux bus et les cheminées sans filtre, et mets à leur place du combustible amélioré, des transports électriques et des filtres. L’indice AQI passe de 300 à 50 et le ciel enfumé s’éclaircit.

Dans un paysage de montagnes, de rivière et de forêt se trouvent des sources de pollution comme des eaux usées, des décharges et des cheminées qui fument. Supprime-les, puis ajoute des stations d’épuration et des bacs de tri et plante des arbres — la rivière redevient limpide et les animaux reviennent.

Tourne le robinet de la burette pour verser dans le bécher goutte à goutte ou en filet. Choisis des substances parmi les catégories eau, acides, bases, sels, indicateurs et composés organiques, et vois la quantité (mol) et le pourcentage dissous dans le tableau du contenu. Augmenter la température modifie la solubilité, et au-dessus de 100 °C ça bout. L’onglet des réactions montre les réactions dans le bécher sous forme d’équations équilibrées.

Verse quelques gouttes d’éthanol dans une coupelle métallique et allume-le pour obtenir une flamme bleue. Ajoute un sel métallique et la flamme prend la couleur de cet ion : potassium violet, sodium jaune, cuivre bleu-vert, calcium orange. En mode test, devine quel ion contient un sel caché d’après la couleur de sa flamme — une vraie méthode de chimie analytique.

Mélange deux à deux des solutions de 8 cations (Ag⁺, Pb²⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Na⁺) et de 7 anions (Cl⁻, I⁻, SO₄²⁻, CO₃²⁻, OH⁻, S²⁻, NO₃⁻) et vois aussitôt, grâce aux règles de solubilité, si un précipité se forme. Si c’est le cas, le bécher se trouble et un dépôt coloré s’accumule au fond, et les équations ioniques complète et simplifiée sont écrites. Utilise ensuite le bouton « Filtrer » pour garder le précipité sur le papier et laisser le filtrat s’écouler, comme sur la figure 1.3.3, puis « Sécher » pour obtenir le sel pur — combien des 26 précipités arriveras-tu à trouver ?

Choisis l’une des 8 substances (eau pure, naphtalène, acide stéarique, cuivre pur — eau salée, glace avec de la terre, cire de bougie, alliage de bronze) et appuie sur « Chauffer » : le chronomètre démarre et la courbe température–temps se trace de façon réaliste de gauche à droite en ~4 secondes. Quand un corps pur atteint sa température de fusion, la courbe devient PLATE — toute la chaleur sert à détruire la structure cristalline ; un mélange n’a pas de palier, seulement un intervalle EN PENTE, ce qui est indiqué par des repères en gras, des pointillés et des explications. Le bouton « Comparer » trace deux substances sur les mêmes axes à la fois (par exemple, eau pure et eau salée, ou cuivre pur et alliage de bronze) pour que tu compares la différence tout de suite.

Choisis une substance dans la liste de gauche, dépose une tache sur la ligne de départ tracée au crayon et trempe le papier dans le solvant contenu dans le bocal en verre. À mesure que le solvant imbibe le papier, une tache qui semblait unique se sépare et monte, et quand le front du solvant s’arrête, la valeur Rf de chaque tache (distance parcourue par la tache a ÷ distance parcourue par le solvant b) est mesurée avec des flèches et des pointillés. Une tache signifie PUR ; deux taches ou plus signifient un MÉLANGE — teste les 10 substances (4 pures, 6 mélanges) pour obtenir la conclusion générale.

Choisis un procédé à gauche et parcours chaque étape avec les boutons ◀ ▶ — chaque équipement, comme le four de grillage, le convertisseur, la tour d’absorption, le haut fourneau, la cuve de flottation et le puits Frasch, apparaît sous forme de schéma animé avec ses tuyaux, ses flux, ses flammes et ses thermomètres. À droite, les conditions de l’étape (température, pression, catalyseur) sont affichées en gras au-dessus de son équation, et l’explication reprend les termes du manuel. En mode « Ajuster », modifie la température, la pression et le catalyseur pour le procédé de contact et le procédé Haber — le rendement en produit et la vitesse de réaction changent instantanément et sont comparés aux conditions industrielles optimales. En mode « Test », tu as 6 questions : remets les étapes dans l’ordre, choisis les conditions et identifie les réactions.

Observe les 140 composés organiques du catalogue sous trois représentations (développée, semi-développée et topologique), avec leur nom UICPA, leur formule générale, leurs propriétés, un graphique des températures d’ébullition de la série homologue et leurs isomères. En mode « Construire », choisis la chaîne, les liaisons multiples, les groupes fonctionnels et les substituants pour assembler une molécule et obtenir son nom. En mode « Test », il y a une série de 10 questions.