Laboratoires virtuels
93 expériencesRéalisez des expériences de chimie en 3D : changez les conditions, observez et lisez les valeurs qui les expliquent.
Chimie générale (7)
Peser une réaction chimique : conservation de la masseFaire réagir du calcaire avec un acide dans un ballon sur une balance, puis recommencer avec le ballon ouvert — et expliquer la différence.Solide, liquide, gaz : une vision particulaireRefroidissez la boîte de particules et poussez le piston pour comprimer un gaz jusqu’à la compacité d’un liquide puis d’un solide.Préparer une solution de concentration connuePeser du sulfate de cuivre(II), le dissoudre dans l’eau et voir comment la quantité de soluté contrôle la concentration.Couches électroniques et configurations, de H à ArFaites avancer le numéro atomique de 1 à 18 et regardez les électrons remplir les couches une à une.Lire les tendances du tableau périodiqueColoriez le tableau par rayon atomique, énergie d’ionisation ou électronégativité et repérez les motifs périodiques.Stœchiométrie : réactif limitant et rendementFaites varier les quantités initiales de $\ce{H2}$ et $\ce{O2}$ et voyez lequel limite la quantité d’eau formée.Prédire la géométrie moléculaire avec VSEPRParcourez les cinq géométries AXₙ de base et voyez comment la répulsion des paires d’électrons fixe les angles de liaison.
Chimie inorganique (10)
Série d’activité : le zinc face au cuivrePlongez une lame de zinc dans du sulfate de cuivre bleu et regardez le cuivre rouge se former pendant que le bleu s’estompe.Production d’hydrogène par électrolyse de l’eauAjoutez une pincée d’hydroxyde de sodium à l’eau, mettez le courant et recueillez deux fois plus d’hydrogène que d’oxygène.Pourquoi le fer rouille : une pile de corrosion sur un clouComparez le fer nu, le fer galvanisé et le fer peint en air humide pour voir l’électrochimie de la rouille.Électrolyse du chlorure de cuivre(II)Faites passer un courant dans la solution de $\ce{CuCl2}$ : le cuivre se dépose à la cathode et le chlore bouillonne à l’anode.Tests de flamme : la couleur des ions métalliquesPlacer un sel dans la flamme d’un bec Bunsen et identifier le métal par la couleur de la flamme.Pourquoi les complexes du cuivre(II) changent de couleurBasculez entre $\ce{[Cu(H2O)6]^{2+}}$, $\ce{[Cu(NH3)4]^{2+}}$ et $\ce{[CuCl4]^{2-}}$ et reliez chaque couleur à l’éclatement $\Delta$ du champ de ligands.Construire des cristaux : mailles et compacitéFaire tourner six structures cristallines, compter les atomes par maille et comparer leur compacité.Explorateur de structures cristallines : métaux et selsFaites tourner les mailles CS, CC, CFC, NaCl, CsCl et type diamant, comptez les atomes et comparez la compacité de matériaux réels.Précipitation et produit de solubilitéMélangez du nitrate de plomb(II) et de l’iodure de potassium, observez l’iodure de plomb jaune et reliez la précipitation à la comparaison de Q et Ksp.Croissance d’un cristal : empilement des mailles et lacunesEmpilez les mailles de type CsCl une à une, puis retirez des ions au hasard pour voir comment les lacunes brisent la périodicité parfaite.
Chimie organique (9)
Brûler des hydrocarbures : signes d’une transformation chimiqueBrûler tour à tour méthane, éthylène, acétylène et benzène ; comparer la flamme et les produits de chaque combustible.Estérification : préparer l’acétate d’éthyleSuivez la réorganisation atomique lorsque l’acide acétique et l’éthanol forment de l’acétate d’éthyle et de l’eau dans un équilibre catalysé par un acide.Isomères à faire pivoter : même formule, molécules différentesObserver trois paires d’isomères dans une scène rotative — isomères de chaîne $\ce{C4H10}$, cis/trans $\ce{C4H8}$ et énantiomères de $\ce{CHBrClF}$.Synthèse d’un ester par chauffage à refluxChauffer un acide carboxylique avec un alcool sous un réfrigérant vertical : la vapeur se condense et retourne au ballon, si bien que les réactifs volatils peuvent bouillir longtemps sans perte.Saponification : transformer la graisse en savonChauffer une graisse avec de l’hydroxyde de sodium et observer le triglycéride se scinder en glycérol et sels d’acides gras — le savon — qu’une solution de sel saturée fait ensuite précipiter.Géométrie moléculaire en 3D : les paires d’électrons gouvernentActiver/masquer les doublets libres pour chaque squelette AXₙEₘ — du $\ce{CO2}$ linéaire au $\ce{SF6}$ octaédrique — et observer les angles se resserrer.Orbitales hybrides et délocalisationVisualiser les lobes sp, sp² et sp³ en 3D, puis relier chaque hybridation à la géométrie, à la résonance et à l’enjeu CIP en stéréoisomérie.SN1 contre SN2 : le timing est décisifParcourir la voie SN2 concertée et la voie SN1 à deux étapes, puis prédire le mécanisme préféré de chaque halogénure d’alkyle.Diels–Alder : six électrons dans un cycleSuivre la cycloaddition [4+2] concertée du butadiène et de l’éthylène, examiner la règle endo, et rejouer la rétro-réaction.
Chimie analytique (10)
Titrage pH-métrique et zone tamponTitrez l’acide acétique par NaOH et observez la courbe s’aplatir là où le couple $\ce{CH3COOH/CH3COO^-}$ tamponne le pH — à la demi-équivalence pH = pKa.Chromatographie des pigments foliairesSéparez les pigments des feuilles en bandes colorées et comparez leur migration au front du solvant.Analyse qualitative : couleurs de flamme des cations métalliquesVaporisez des chlorures dans une flamme : chaque cation émet sa couleur et la palette Li⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Cu²⁺ devient un test qualitatif.Dosage du fer(II) par le permanganateTitrez une solution de Fe²⁺ acidifiée par KMnO₄ : l’oxydant violet sert d’indicateur et la courbe présente un saut abrupt à l’équivalence.Titrage acido-basique avec un indicateurFaire couler NaOH d’une burette dans un acide et observer le virage de l’indicateur à l’équivalence.Chromatographie sur colonne de siliceRemplissez une colonne de silice et éluez un mélange de ferrocène, d’acétylferrocène et d’une impureté polaire : les bandes se séparent car chaque composé se partage différemment entre la silice et la phase mobile.Dosage gravimétrique des sulfates en BaSO₄Précipiter les sulfates quantitativement avec du chlorure de baryum, puis filtrer, calciner et peser le BaSO₄ : la masse d’un solide pur et stœchiométrique révèle la teneur en sulfate de l’échantillon.Lire les motifs isotopiques en spectrométrie de masseComparez les signatures M/M+2 de composés chlorés et bromés et déduisez quel halogène — et combien — une molécule contient.Identifier un inconnu à partir de son spectre IRCinq spectres sans étiquette de solvants courants : repérez les bandes diagnostiques, déduisez le groupe fonctionnel et nommez le composé.Loi de Beer–Lambert : étalonnage de l’absorbance UV-VisMesurer comment l’absorbance d’une solution de KMnO₄ croît linéairement avec la concentration et le trajet optique, puis lire une concentration inconnue directement sur la droite d’étalonnage.
Chimie physique (12)
Effet Tyndall : solution ou colloïde ?Dirigez un faisceau étroit dans l’eau puis dans un sol colloïdal : seul le colloïde révèle un trajet lumineux — le test classique des particules de 1 nm à 1 μm.Préparer un tampon acétateMélanger l’acide acétique et l’acétate de sodium et voir le pH se fixer près de pKa = 4,76 comme le prévoit Henderson–Hasselbalch.Mesurer la chaleur avec un calorimètre de type gobeletPlonger un bloc métallique chaud dans l’eau d’une tasse isolée et en déduire la chaleur massique du métal via q = mcΔT.Une pile : de Daniell à NernstMonter une pile zinc–cuivre, voir circuler les électrons et étudier l’effet des métaux et de la concentration sur la tension.Déplacer un équilibre par la concentration : le complexe thiocyanatofer(III)Utilisez le complexe rouge sang $\ce{Fe^{3+} + SCN^- <=> [FeSCN]^{2+}}$ comme capteur visible de son propre équilibre : chaque réactif ajouté ou retiré déplace la couleur d’un côté ou de l’autre.Un gaz dans un piston : pression, volume, températureComprimer et chauffer un gaz de particules en mouvement pour comprendre pourquoi PV = nRT.Principe de Le Chatelier : déplacer un équilibre chimiqueÉtudiez l’effet de la température, de la pression, de la concentration et d’un catalyseur sur l’équilibre N₂O₄ ⇌ 2NO₂.Le diagramme de phase de l’eauFaites pivoter une surface p–T–V en trois dimensions et projetez-la sur le plan p–T : les domaines solide, liquide et vapeur se rejoignent au point triple et la ligne liquide–vapeur s’achève au point critique.Électrolyse de l’eau dans un voltamètre de HofmannDécomposer l’eau en hydrogène et oxygène et vérifier la loi de Faraday et le rapport de volumes 2 : 1.Énergie d’activation et loi d’ArrheniusFaites varier température, énergie d’activation, catalyseur et concentration dans un modèle de collisions et dégagez la sensibilité exponentielle de la vitesse à la température.Vitesse de réaction et théorie des collisionsVoir A + B → 2C se produire seulement quand les particules ont assez d’énergie ; faire varier température, Ea et catalyseur.Sites d’adsorption et isotherme de LangmuirExaminez les puits de potentiel périodiques d’une surface solide — les sites d’adsorption — et reliez leur nombre fini à la forme saturante de l’isotherme de Langmuir.
Chimie théorique et computationnelle (6)
Mélanger des orbitales s et p : hybrides sp, sp² et sp³Changer le type d’hybridation et observer comment une orbitale s et des orbitales p se réorganisent en lobes équivalents pointant en ligne, en triangle ou en tétraèdre.Un gaz parfait vu comme une boîte de dynamique moléculaireObserver les lois de Newton agir sur chaque particule et voir la pression émerger de leurs chocs sur le piston.Orbitales liante et antiliante de H₂Construire les orbitales moléculaires de la molécule la plus simple à partir de deux orbitales 1s, puis étirer et comprimer la liaison pour voir disparaître l’avantage liant.Voir ce que les nombres quantiques font à une orbitaleRégler les nombres quantiques n, l et m d’une orbitale de type hydrogène et observer le changement de forme, de lobes et de nœuds du nuage électronique.Le tableau périodique comme paysage de donnéesRendre les propriétés périodiques — rayon atomique, électronégativité, énergie d’ionisation — en terrain 3D et s’entraîner à repérer les tendances qu’un modèle d’apprentissage automatique devrait apprendre.Une surface d’énergie potentielle : minima, col, chemin de réactionExplorer une surface de type calculée avec deux puits reliés par un col, suivre le chemin d’énergie minimale et le relier à l’énergie d’activation de la théorie de l’état de transition.
Biochimie et chimie biomédicale (9)
Assembler la double hélice d’ADNFaites pivoter une échelle d’ADN idéalisée : identifiez le squelette sucre–phosphate, les barreaux A–T et G–C, et voyez pourquoi les deux brins sont antiparallèles.Fermentation alcoolique du glucoseObserver la levure transformer une solution de sucre en éthanol tandis que le dioxyde de carbone bouillonne hors du fermenteur — une usine chimique vivante et anaérobie.Le test à l’iode : amidon, glycogène et digestion enzymatiqueUtilisez l’iode pour distinguer les polysaccharides des sucres simples, puis suivez la couleur bleu-noir pendant la digestion par l’amylase.Vérifier une coupure CRISPR–Cas9 sur gel d’ADNFaire migrer un plasmide intact et de l’ADN digéré par Cas9 sur gel d’agarose : une bande devient deux après coupure.Catalyse enzymatique : la courbe de Michaelis–MentenTracez la vitesse initiale v d’une réaction enzymatique en fonction de la concentration en substrat et observez pourquoi la courbe sature à Vmax.Dosage Michaelis–Menten : identifier le type d’inhibiteurRéalisez des mesures de vitesse virtuelles à huit concentrations de substrat, puis classez un inhibiteur inconnu d’après la réponse de Km et Vmax — compétence centrale de la cinétique enzymatique.Électrophorèse sur papier : séparer les protéines par chargeDéposez trois protéines modèles sur une bande imbibée de tampon, appliquez le champ et observez-les se séparer — ou changer de sens — selon le pH.Repliement des protéines : effondrement hydrophobeConduisez un polypeptide modèle d’un enchevêtrement ouvert vers un repliement compact en ajoutant des contacts éloignés, puis reliez l’image au principe d’Anfinsen et à la prédiction moderne de structures.Docking d’un ligand dans une poche de protéineGuidez une petite molécule dans une poche de liaison modèle avec le curseur ξ et observez quels contacts doivent s’aligner — le cœur géométrique de la conception de médicaments basée sur la structure.
Chimie des matériaux (5)
Dans une cellule lithium-ion : la navette Li⁺Suivez le trajet de Li⁺ à travers anode, électrolyte et cathode en décharge, faites varier le régime et reliez l’image de navette à la perte de capacité et aux limites de la charge rapide.Pourquoi les sols d’or sont rouges : la bande plasmonComparez les courbes d’absorption UV–Vis de nanoparticules d’or de 5 nm à des agrégats de 100 nm et reliez λmax à la taille — base des tests nano colorimétriques.Graphène : un atome d’épaisseur, une liaison de largeFaites pivoter un nid d’abeilles étendu de carbones sp², suivez les cycles hexagonaux et reliez le feuillet π plan à la conductivité et à la résistance record du graphène.Diffraction des rayons X : mesurer la distance entre plansUn diffractogramme de poudre est l’empreinte des distances interplanaires. Déplacez les pics de Bragg en changeant λ ou d et lisez 2θ sur le diagramme.Pièges de surface dans un film solaire pérovskiteExplorez un cristallite de pérovskite modèle couche par couche : comptez les sites de surface sous-coordinés qui servent de pièges de recombinaison et comprenez pourquoi la passivation augmente le rendement.
Chimie des polymères (5)
Observer un hydrogel boire l’eauPiéger des groupes chargés dans une frontière de gel et voir les molécules d’eau affluer — le moteur moléculaire des matériaux superabsorbants.Le tour de la corde de nylonUne interface entre deux solutions non miscibles trame du nylon-6,6 ; voir la chaîne grandir amide par amide pendant qu’on la tire.Polymère superabsorbant : comment un gel boit l’eauObservez une chaîne de polyacrylate portant des groupes –COO⁻ chargés, puis ajoutez des ponts et raisonnez sur l’existence d’un optimum de gonflement.Architecture des chaînes : des thermoplastiques aux thermodurcissablesRégler la densité de ponts sur une chaîne schématique et relier la topologie à l’élasticité caoutchouteuse, aux thermoplastiques et aux réseaux durs.Réticulation du PVA : d’une chaîne fluide à un gelAjoutez des ponts à une chaîne souple de type PVA et imaginez la transition d’un polymère fluide à un réseau élastique.
Chimie nucléaire et radiochimie (6)
Diffusion de Rutherford : sonder l’atome avec des particules αEnvoyer un faisceau α collimaté sur une feuille d’or et suivre les trajectoires : presque toutes traversent, quelques-unes dévient et de rares particules rebondissent.Mesurer une demi-vie et dater un échantillonSuivre la désintégration de quatre nucléides réels sur un même graphique, lire leurs demi-vies sur les courbes et choisir l’isotope capable de dater une momie, une cave ou des retombées.Désintégration radioactive : lire la demi-vieSuivez la fraction survivante N/N₀ de quatre isotopes médicaux et vérifiez qu’elle est divisée par deux à chaque demi-vie.Criticalité : comment une chaîne de fissions croît ou s’éteintSuivre la population de neutrons génération par génération pour trois valeurs du facteur de multiplication k et découvrir ce que « critique » signifie vraiment.Imagerie TEP : chronométrer un traceur positronComparez les courbes de décroissance de ¹⁸F, ¹¹C, ⁶⁸Ga et ¹⁵O, comprenez pourquoi les hôpitaux couplent cyclotron et radiochimie, et suivez l’annihilation du positron qui illumine le scan.Synthétiser l’élément 118 atome par atomeSuivre un ion superlourd à travers toute l’installation — source, accélérateur, cible, séparateur, détecteur — et voir pourquoi découvrir un élément exige des semaines de faisceau pour une poignée d’atomes.
Chimie de l’environnement, verte et énergétique (5)
Pluies acides et pH des lacsSuivez le $\ce{SO2}$ d’une cheminée jusqu’à un lac acidifié, puis voyez comment le calcaire neutralise l’acidité.Pourquoi les gaz à effet de serre bloquent l’infrarougeParcourez le spectre infrarouge et repérez les bandes d’absorption par lesquelles $\ce{CO2}$, $\ce{H2O}$, $\ce{CH4}$ et $\ce{O3}$ piègent la chaleur terrestre.Quelle dureté pour cette eau ? Un titrage à l’EDTAVersez de l’EDTA dans un échantillon d’eau tamponné à pH 10 ; tant que Ca²⁺/Mg²⁺ sont libres l’indicateur reste rouge vineux, puis vire au bleu au point final.Captage du carbone par une boucle d’absorption aux aminesSuivez les fumées dans une boucle absorbeur–strippeur où l’amine froide capte le $\ce{CO2}$ et l’amine chaude le relâche.La couche d’ozone, bouclier anti-UVComparez l’UV solaire au sommet de l’atmosphère et au sol, puis lisez la section efficace d’absorption de l’ozone.
Chimie industrielle et appliquée (6)
Raffinage du brut : distillation et craquageSéparez le brut en fractions selon l’intervalle d’ébullition, puis craquez les molécules lourdes en carburants légers utiles.Distillation simple : séparer l’éthanol et l’eauChauffez un mélange éthanol–eau coloré et recueillez la vapeur condensée. Reliez l’enrichissement de la vapeur à la volatilité et comprenez pourquoi une distillation simple ne supprime pas l’azéotrope éthanol–eau.Le procédé de contact : fabrication de l’acide sulfuriqueSuivez la chaîne industrielle S → SO₂ → SO₃ → oléum → H₂SO₄ et comprenez pourquoi chaque unité est nécessaire.Fermentation industrielle : du sucre au produitExploitez une chaîne de fermentation virtuelle — stériliser, ensemencer, fermenter, séparer — et voyez les microbes fabriquer des produits chimiques.Le procédé Haber–Bosch : l’ammoniac à partir de l’airComprimez $\ce{N2}$ et $\ce{H2}$ sur un catalyseur de fer, condensez l’ammoniac et recyclez le gaz non réagi.Le procédé Solvay : la soude à partir de saumureSuivre les cinq étapes du cycle ammoniac–soude : épuration de la saumure, ammonisation, carbonatation, filtration du NaHCO₃ et calcination en Na₂CO₃ — l’ammoniac étant recyclé.
Directions interdisciplinaires émergentes (3)
Deux cycles, une liaison mécanique : un caténaneFaites pivoter un [2]caténane — deux macrocycles imbriqués comme des maillons sans liaison covalente entre eux — et voyez comment les chimistes transforment cette liberté mécanique en moteurs moléculaires.Scinder l’eau avec la lumière : photocatalyse sur TiO₂Éclairer un film de TiO₂ dans l’eau avec des UV et observer électrons et trous produire H₂ et O₂ — la photosynthèse artificielle.Pompe–sonde : observer une réaction moléculaire en femtosecondesLisez la cinétique d’absorption transitoire à trois longueurs d’onde de sonde : séparez absorption de l’état excité, blanchiment de l’état fondamental et bande du produit, et extrayez les durées de vie.
Expérience virtuelle : un modèle simplifié pour construire l’intuition. Elle ne remplace ni le travail réel en laboratoire ni la formation à la sécurité ; ne la reproduisez pas chez vous sans encadrement.