Chimie Générale.pdf

7/24/2019 Chimie Générale.pdf

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1 Les concepts préliminaires

NA

I. LES DÉFINITIONS ET RELATIONS FONDAENTALES !TILISÉES EN "#IIE

A$ant %&e 'es pro(l)mes concept&els o& %&antitati*s p&issent +tre résol&s en c,imie- certaines

'é*initions et concepts 'e (ase 'oi$ent +tre ét&'iés. "e premier c,apitre traite 'es *on'ements'e la stc,iométrie et 'e l/o0'oré'&ction- ainsi %&e 'e la mani)re '/é%&ili(rer les é%&ationsc,imi%&es. La compré,ension 'e ces s&2ets est importante 3 la *ois po&r le s&cc)s 'ans lesco&rs 'e c,imie et po&r la compré,ension 'es c,apitres %&i s&i$ent.

!n atome est le pl&s petit composant ne&tre '/&n élément %&i ait to&tes les propriétésc,imi%&es 'e cet élément. "omme il sera ét&'ié 'ans le c,apitre 4- les atomes sont composés'e partic&les s&(atomi%&es 5 les protons- les ne&trons et les électrons. 6o&r to&tes lesapplications prati%&es- &n atome pe&t +tre consi'éré comme aant &n centre tr)s petit- lenoa&- %&i contient 3 la *ois 'es protons et 'es ne&trons. Les électrons *orment &n n&a7e

a&to&r '& noa&. L/espace occ&pé par les électrons 8le n&a7e '/électrons9 est consi'éra(le si onle compare a& noa&. Le nom(re atomi%&e '/&n atome est le nom(re 'e protons %&e contientcet atome.

Dans 'e nom(re&ses s&(stances- les atomes sont liés entre e&0 par 'es liaisons c,imi%&es et*orment 'es moléc&les. La composition '/&ne moléc&le pe&t +tre e0primée par sa *orm&lemoléc&laire- ce %&i consiste 3 écrire les sm(oles 'es atomes %&/elle contient a$ec les in'icesn&méri%&es in'i%&ant com(ien '/atomes 'e c,a%&e tpe sont présents 'ans la moléc&le.

!ne mole est la %&antité 'e s&(stance %&i contient &ne %&antité 'e partic&les é7ale a& nom(re'/A$o7a'ro. Le nom(re '/A$o7a'ro est '/en$iron :-;4 0 1;4<. Donc- &ne mole '/atomes contient

:-;4 0 1;4< atomes.

Le poi's atomi%&e '/&n élément est la moenne 'es poi's 'e to&s les isotopes 'e l/élément. Lesisotopes sont 'es atomes '/&n m+me élément %&i ont &ne masse 'i**érente mais ont le m+menom(re atomi%&e 8'es atomes a$ec le m+me nom(re 'e protons mais &n nom(re 'i**érent 'ene&trons9. La stc,iométrie est l/ét&'e 'es relations molaires entre les atomes et lescomposés.

A. Le poi's atomi%&e et le poi's moléc&laire

Lors 'es calc&ls c,imi%&es- $o&s a$e= so&$ent (esoin 'e calc&ler la masse '/&n élément o&

'/&ne moléc&le. "e calc&l est e**ect&é en rec,erc,ant le poi's atomi%&e 'e l/élément s&r lata(le pério'i%&e. Le poi's atomi%&e est le pl&s 7ran' 'es 'e&0 nom(res %&i sont 'onnés po&rc,a%&e élément. Le nom(re le pl&s petit est ,a(it&ellement le nom(re atomi%&e. Le poi'smoléc&laire se calc&le en a''itionnant les poi's atomi%&es in'i$i'&els 'es élémentsconstit&ant le composé. L/e0emple 1>1 ill&stre le calc&l '& poi's moléc&laire.

!ne erre&r *aite co&ramment 'ans le calc&l '& poi's moléc&laire est 'e ne pas m&ltiplier parto&s les in'ices présents 'ans la *orm&le moléc&laire. 6ar e0emple- &ne moléc&le 'e *orm&leAl48SO?9< 'e$rait +tre consi'érée comme étant Al4S<O14 po&r le calc&l '& poi's moléc&laire.

E0emple 1>1 5 @&el est le poi's moléc&laire 'e "

Sol&tion 5 Rec,erc,e= les poi's atomi%&es '& car(one et 'e l/,'ro7)ne 8" 14 et # 19.



&ltiplie= c,ac&n par le nom(re 'e ce tpe '/atome- a''itionne= ens&ite le rés&ltat. 6oi'smoléc&laire 814 B :9 C 81 B :9 7mol.

G. La *orm&le empiri%&e comparée 3 la *orm&le moléc&laire

Les *orm&les c,imi%&es sont 'é'&ites empiri%&ement- ce %&i si7ni*ie %&e 'es e0périences

'oi$ent +tre *aites po&r 'éterminer la masse réelle 'es éléments entrant 'ans le composé o&le&r po&rcenta7e en poi's. La *orm&le empiri%&e 8FE9 '/&n composé est la pl&s petiteproportion enti)re possi(le 'es 'i**érents tpes '/atomes présents 'ans le composé.

La *orm&le moléc&laire 8F9 est &n m&ltiple entier 'e la *orm&le empiri%&e. Elle e0prime lenom(re réel '/atomes %&i sont liés par &ne liaison c,imi%&e po&r *ormer &ne moléc&le. 6are0emple- la *orm&le moléc&laire '& (en=)ne est ":#:. Note= le rapport 11 '& car(one et 'e

l/,'ro7)ne- ce %&i 'onne comme *orm&le empiri%&e "#.

La *orm&le moléc&laire pe&t +tre 'éterminée si le poi's moléc&laire et la *orm&le empiri%&e '&composé sont conn&s. Le %&otient '& poi's moléc&laire '& composé par le poi's moléc&laire

'e la *orm&le empiri%&e *o&rnit le m&ltiple entier 'ont la *orm&le moléc&laire pe&t +tre'é'&ite. L/e0emple 1>4 montre comment &ne *orm&le moléc&laire se 'étermine 3 partir '&poi's moléc&laire et 'e la *orm&le empiri%&e.

"omment 'étermine=>$o&s e0périmentalement le poi's moléc&laire '/&n composé H#a(it&ellement par 'es ét&'es 'e ce composé 'ans son état 7a=e&0. Si &n composé est pesé etens&ite $aporisé 3 températ&re et $ol&me constants- son poi's moléc&laire 7a=e&0 pe&t +tre'éterminé.

E0emple 1>4 5 Le 7l&cose a &ne *orm&le empiri%&e 'e "#

Sol&tion 5 Le poi's empiri%&e '& 7l&cose est 14 C 1 C 1 C 1: <;1;<; : &nités empiri%&es'ans la moléc&le. La *orm&le moléc&laire est ":#14O:.

". La 'escription 'e la composition par le po&rcenta7e 'e masse

De nom(re&ses mét,o'es analti%&es ne 'onnent pas 'irectement la *orm&le empiri%&e. J laplace- &n po&rcenta7e 'e masse est o(ten& po&r c,ac&n 'es éléments présents 'ansl/éc,antillon. La *orm&le empiri%&e pe&t ens&ite +tre 'éterminée 'e la composition enpo&rcenta7e 'e masse 8 e0emple 1>< 9. 6o&r 'éterminer la *orm&le empiri%&e 3 partir 'espo&rcenta7es 'e masse- s&i$e= les étapes ci>'esso&s 5

K S&ppose= %&/il s/a7it 'e 1;; 7rammes '& composé. 8"e c,i**re ren' les calc&ls pl&s*aciles.9

K Tro&$e= le nom(re 'e moles 'e c,a%&e élément '& composé.

K Di$ise= c,ac&n 'e ces nom(res 'e moles par la pl&s petite $ale&r o(ten&e a& sta'e 4.K Finalement- m&ltiplie= to&t par le pl&s petit *acte&r %&i 'onne 'es nom(res entiers. "es

nom(res sont les in'ices 'e la *orm&le empiri%&e.

D. Le concept 'e mole et le nom(re '/A$o7a'ro

Gien %&e certains termes aient 'é23 été 'é*inis- &ne approc,e pl&s 'étaillée est nécessaire. La

compré,ension '& concept 'e mole est in'ispensa(le 3 la compré,ension 'e la c,imie.

E0emple 1>< 5 On a 'éterminé %&/&n ,'rocar(&re contenait 4; 'e sa masse en ,'ro7)ne.



Détermine= sa *orm&le empiri%&e.

Sol&tion 5 D/a(or'- réalise= %&/&n ,'rocar(&re ne contient %&e '& car(one et 'e l/,'ro7)ne-'onc sa composition réelle en po&rcenta7e est 'e 4; '/,'ro7)ne et 'e ; 'e car(one.Ens&ite- s&i$e= ces étapes 5

K S&ppose= %&/il s/a7it 'e 1;; 7 '/,'rocar(&re 5 comme 4; 'e 1;; 7 représentent 4; 7et ; 'e 1;; 7- ; 7- il a 4; 7 '/,'ro7)ne et ; 7 'e car(one.

K "on$ertisse= c,ac&ne 'e ces masses en moles 58; 79 81 mol14 7 "9 :-: mol84; 79 81 mol1 7 #9 4; mol

K Di$ise= c,ac&n 'e ces rés&ltats par le pl&s petit nom(re 5:-: :-: 14; :-: <

K &ltiplie= par le pl&s petit *acte&r %&i ren'e ces nom(res entiers 81 'ans ce cas9. Doncla *orm&le empiri%&e est "#<.

Les éléments réa7issent par *ractions 'éterminées 'e le&r poi's. "es o(ser$ations ont mené 3la conception mo'erne 'es moles et 'e la stc,iométrie. "omme les atomes et les moléc&lessont e0tr+mement petits- il ne con$ient pas '/&tiliser 'es %&antités telles %&e les 'o&=aines o&'es compta7es in'i$i'&els po&r 'é*inir &ne %&antité '/atomes o& 'e moléc&les. Le nom(re 'e'o&=aines '/atomes nécessaire po&r attein're &n 7ramme est &n nom(re e0tr+mement 7ran'.La mole est &ne %&antité %&i ren' (ea&co&p pl&s *acile la prise en compte 'e 7ran's nom(res'e moléc&les. !ne mole '/atomes est le nom(re '/atomes 'e ">14 %&i p)se e0actement 14 7.Ainsi- comme il a été 'é*ini précé'emment- &ne mole '/atomes est é%&i$alente 3 :-;4 0 1; 4<

atomes.

En rés&mé- &ne mole 'e n/importe %&el tpe '/atome o& 'e composé est le nom(re '/atomes%&i a &n poi's é7al a& poi's atomi%&e o& moléc&laire. En consé%&ence- l/&nité appropriée po&rles poi's atomi%&es s&r la ta(le pério'i%&e est le 7ramme par mole 87mol9. Les e0emples 1>?

et 1>M montrent comment calc&ler le nom(re 'e moles 'ans &ne %&antité '/&n 7ramme'/&ne s&(stance.

6&is%&/&ne mole '/&ne s&(stance contient le nom(re '/A$o7a'ro 'e partic&les 'e cettes&(stance- il est aisé 'e calc&ler le nom(re '/atomes %&i se tro&$ent 'ans &ne certaine masse'/&n composé. !n (on e0emple 'e ce calc&l est 'onné 'ans l/e0emple 1>: .

E0emple 1>? 5 "om(ien a>t>il 'e moles '/O

Sol&tion 5 oles '/O4 8? 79 81 mol<4 79 1-M mol

E0emple 1>M 5 "om(ien a>t>il 'e moles 'ans M; 7 'e "#

Sol&tion 5 oles 'e "#? 8M; 79 81 mol1:-;? 79 <-14 moles

E0emple 1>: 5 "om(ien a>t>il '/atomes 'e car(one et '/,'ro7)ne 'ans 4M 7 'e "#

Sol&tion 5 4M 7 "#?81: 7mol "#?9 81 mol "1 mol "#?9 8:-;4 B 1;4<9 P-?1 B 1;4< atomes 'e

" 4M 7 "#?81: 7mol "#?9 8? mol #1 mol "#?9 8:-;4 0 1;4<9 <-: 0 1;4? atomes '/#



E. La 'ensité

La mati)re a &ne masse et occ&pe 'e l/espace 8o& $ol&me9. La 'ensité se ré*)re 3 la mani)re'ont la masse est reliée a& $ol&me et elle est représentée par la *orm&le 5

'ensité

ml$

m masse 8&nité 5 ,a(it&ellement le 7ramme9

$ $ol&me 8&nités 5 litre- millilitre o& centim)tre c&(e9

La 'ensité est &ne propriété intrins)%&e '/&ne s&(stance- ce %&i si7ni*ie %&/elle ne 'épen' pas'e la %&antité 'e mati)re. "epen'ant- le $ol&me '/&ne s&(stance c,an7e a$ec la températ&re Q'onc- la 'ensité 'épen' 'e la températ&re et elle est ,a(it&ellement e0primée po&r &netempérat&re 'onnée.

o&s +tes pro(a(lement conscient 'es 'i**érences 'e 'ensité 'es c,oses a&to&r 'e $o&s. 6are0emple- $o&s sa$e= %&/&n morcea& '/acier p)se pl&s %&/&n morcea& 'e (ois 'e m+me $ol&meet %&e l/,&ile *lotte a&>'ess&s 'e l/ea&. o&s a$e= é7alement rencontré 'es e0emples 'e'i**érences 'e 'ensité a& la(oratoire 'e c,imie or7ani%&e- lors%&/&n li%&i'e comme lec,loro*orme 8"#"1<9 ten' 3 *ormer &ne co&c,e en 'esso&s '/&ne co&c,e '/ea& moins 'ense.

F. Le nom(re '/o0'ation

A$ant 'e commencer l/ét&'e 'es nom(res '/o0'ation- $o&s 'e$rie= re$oir la si7ni*ication 'el/o0'ation et 'e la ré'&ction.

O0'ation 5 !ne perte '/électrons o& &ne a&7mentation '& nom(re '/o0'ation.Ré'&ction 5 !n 7ain '/électrons o& &ne 'imin&tion '& nom(re '/o0'ation.

Le nom(re '/o0'ation o& état '/o0'ation '/&n atome 'ans &n composé est &nereprésentation n&méri%&e *i0ée '& caract)re positi* o& né7ati* 'e cet atome. En '/a&trestermes- c/est le nom(re '/électrons %&/&n atome a 7a7né o& per'& 8par rapport 3 son étatnormal9 lors%&/il se com(ine a$ec '/a&tres atomes.

@&el%&es r)7les 'e (ase po&r attri(&er les nom(res '/o0'ation sont les s&i$antes 5

K La somme 'es nom(res '/o0'ation 'es atomes '/&ne moléc&le o& '/&n ion 'oit +tre

é7ale a& c,an7ement 7lo(al '& corps 8par e0. 5 po&r l/O4- la somme 'es états'/o0'ation 'es 'e&0 atomes 'oit +tre =éro Q po&r SO?

4- la somme 'es états '/o0'ation

'& so&*re et 'es %&atre atomes '/o07)ne est 49.K Le nom(re '/o0'ation '/&n élément li(re- non c,ar7é- est =éro 8e0. 5 O4- #4- Na- "l49.

K Les méta&0 alcalins %&e l/on tro&$e 'ans la premi)re colonne 'e la ta(le pério'i%&e87ro&pe I9 ont &n nom(re '/o0'ation 'e C 1 'ans les composés 8e0. 5 NaC- C9.

K Les méta&0 alcalins terre&0 rencontrés 'ans la 'e&0i)me colonne 'e la ta(le pério'i%&e87ro&pe II9 ont &n nom(re '/o0'ation 'e C 4 'ans les composés 8e0. 5 "aC4- 7C49.

K Les ,alo7)nes- rencontrés 'ans la 'e&0i)me colonne 3 partir 'e la 'roite 'e la ta(lepério'i%&e 87ro&pe II9- ont ,a(it&ellement &n nom(re '/o0'ation 'e 1 8e0. 5 "l -Gr9.

K L/o07)ne a &n nom(re '/o0'ation 'e 4- e0cepté 'ans les pero0'es 8e0. 5 #4;49 oU il



est 'e 1 o& 'ans les composés a$ec le *l&or 8e0. 5 OF49 oU il est 'e C 4.

K L/,'ro7)ne a &n nom(re '/o0'ation 'e C1 %&an' il est lié 3 &n non>métal et 'e 1%&an' il est lié 3 &n métal Q par e0. 5 'ans #4O- l/,'ro7)ne est lié 3 l/o07)ne- &n

nonmétal 'onc- son nom(re '/o0'ation est C 1 Q 'ans Li#- l/,'ro7)ne est lié 3 &nmétal- 'onc son état '/o0'ation est 1.

1. Les a7ents o0'ants et ré'&cte&rs ,a(it&els

a. A7ent o01'ant 5 le corps %&i- 'ans &ne réaction re'o0- accepte 'es électrons.

Le rés&ltat 'e cette action est %&e l/a7ent o0'ant est ré'&it et %&e l/a&tre corps est o0'é.#a(it&ellement- les éléments non métalli%&es comme ce&0 '& 7ro&pe I 8e0. 5 l/o07)ne9 et II8e0. 5 le c,lore9 7a7nent 'es électrons a*in '/o(tenir &ne con*i7&ration 'e 7a= rare.

(. A7ent ré'&cte&r 5 le corps %&i- 'ans &ne réaction re'o0- 'onne 'es électrons.

Le rés&ltat 'e cette action est %&e l/a7ent ré'&cte&r est o0'é et %&e l/a&tre corps est ré'&it.

#a(it&ellement- les a7ents métalli%&es 'es 7ro&pes I et II 8e0. 5 le so'i&m et le ma7nési&m9 o&les méta&0 'e transition 8e0. 5 l/ar7ent et le titane9 per'ent 'es électrons a*in '/o(tenir &necon*i7&ration électroni%&e pl&s sta(le.

4. La titration re'o0

"omme 'ans le cas 'es a&tres titrations- la titration re'o0 &tilise &ne concentration conn&e'/&n réacti*- 'ans &ne réaction %&antitati$e a$ec stc,iométrie conn&e- po&r 'éterminer laconcentration inconn&e '/&n a&tre réacti*. Le trait 'istincti* '/&ne réaction re'o0 est %&/elleimpli%&e l/o0'ation et la ré'&ction 'es corps réacti*s. L/e0emple 1>D est &ne titration re'o0&tilisée 'ans l/analse %&antitati$e '& minerai 'e *er.

E0emple 1> 5 Etant 'onnée la réaction s&i$ante 'ans la%&elle <?-: ml 'e ;-11 'e nO

M Fe4C8a%9 C nO?8a%9 C #C V M Fe<C8a%9 C n4C8a%9 C ? #4;819

Sol&tion 5 1. "alc&le= le nom(re 'e moles '/a7ent o0'ant 5 mol nO? 8;-11 moll98;-;<?: l9

;-;;<1 mol

4. !tilise= la stc,iométrie 'e la réaction po&r calc&ler le nom(re 'e moles '& réacti* inconn& 5mol Fe4C 8;-;;<1 mol nO?98M mol Fe4C1 mol nO?9 ;-;1P;M mol Fe4C

<. "on$ertisse= cette $ale&r en 7rammes 5 7 Fe4C 8;-;1P;M mol Fe4C98MM-M 7mol Fe4C9 1-;:?7 Fe4C

?. "alc&le= le po&rcenta7e 'e masse 5 'e masse en Fe4C 81-;:? 7 Fe4C<-M4 7 minerai981;;9 <;-4

E0emple 1> 5

Reto&r a& 'é(&t

II. LA DES"RI6TION DES RÉA"TIONS 6AR LES É@!ATIONS "#II@!ES

Les réactions c,imi%&es pe&$ent +tre 'écrites par 'es mots mais les c,imistes pré*)rent &tiliser



'es é%&ations c,imi%&es po&r 'écrire pl&s rapi'ement les réactions c,imi%&es.

A. Les con$entions '/écrit&re 'es réactions c,imi%&es

Les réacti*s sont les s&(stances %&i intera7issent l/&ne a$ec l/a&tre 5 ils sont représentés 'ans lapartie 7a&c,e 'e l/é%&ation. Les pro'&its sont les s&(stances *ormées a& co&rs 'e la réaction 5

ils sont représentés 'ans la partie 'roite 'e l/é%&ation. !ne *l)c,e 'iri7ée 'e 7a&c,e 3 'roitein'i%&e %&e les réacti*s sont trans*ormés en pro'&its 8 e0emple 1>E 9.

Les sm(oles placés apr)s les *orm&les c,imi%&es in'i%&ent l/état p,si%&e 'es s&(stances 5

8s9 soli'e

879 7a=e&0

819 li%&i'e

8a%9 sol&tion a%&e&se

G. L/é%&ili(ration 'es é%&ations- compris les é%&ations '/o0'oré'&ction

oici 'e&0 r)7les 'e (ase po&r é%&ili(rer les é%&ations 5

K l/é%&ili(ration 'es masses 5 le nom(re 'e c,a%&e tpe '/atome 'es 'e&0 cWtés 'el/é%&ation 'oit +tre é7al Q

K l/é%&ili(ration 'es c,ar7es 5 la c,ar7e nette 'es 'e&0 cWtés 'e l/é%&ation 'oit +tre é7ale.

6o&r la pl&part 'es é%&ations- $o&s 'e$rie= é%&ili(rer par l/o(ser$ation 8essais et erre&rs9.L/e0emple 1>P e0pose le concept '/é%&ili(ration 'es masses. Note= %&e l/é%&ili(ration este**ect&é par essais et erre&rs.

Dans les réactions re'o0- l/é%&ili(ration par essais et erre&rs est 'i**icile et ine**icace en raison'es nom(res '/atomes 'i**érents 'es 'e&0 cWtés 'e l/é%&ation. De pl&s- so&$ent les c,ar7es nes/é%&ili(rent pas. Gien %&e les tec,ni%&es 'écrites en consé%&ence p&issent paraXtre '/&nni$ea& a$ancé po&r &n premier c,apitre- les principes concernés ne sont %&/&ne simpleapplication 'es r)7les '/é%&ili(ration 'es masses et 'es c,ar7es.

De&0 approc,es sstémati%&es &tilisées po&r é%&ili(rer les é%&ations re'o0 sont 'écrites cWte 3cWte 'ans le ta(lea& 1>1 - s&i$ies par &n e0emple montrant les 'e&0 mét,o'es. La mét,o'e 1est co&ramment &tilisée 'ans les man&els po&r so&li7ner %&e les réactions re'o0 impli%&ent

'es trans*erts '/électrons. "ertains ét&'iants sem(lent tro&$er la mét,o'e 4 &n pe& pl&s *acileet pl&s rapi'e. Ne soe= pas *r&strés par l/é%&ili(ration 'es réactions re'o0. "ela 'e$ient pl&s*acile a$ec la prati%&e.

Les e0emples 1>1; et 1>11 montrent l/&sa7e 'e c,ac&ne 'es mét,o'es 'écrites po&ré%&ili(rer &ne réaction '/o0'oré'&ction. Essae= 'e s&i$re les e0emples soi7ne&sement. 6o&rla pl&part 'es co&rs 'e c,imie- $o&s n/a$e= (esoin 'e connaXtre %&/&ne se&le tec,ni%&e'/é%&ili(ration 'es é%&ations re'o0. Rappele=>$o&s '/&tiliser celle 'es 'e&0 tec,ni%&es %&i $o&ssem(le la pl&s *acile.

L/e0emple 1>1; montre l/é%&ili(ration '/&ne réaction re'o0 en sol&tion aci'e et l/e0emple 1>

11 montre les m+mes étapes po&r &ne réaction en sol&tion (asi%&e.

E0emple 1>P 5 E%&ili(re= la réaction s&i$ante 5



":#1: C "O4 V "O4 #4O

Sol&tion 5

K "ommence= par é%&ili(rer les atomes 'e car(one. Il a si0 car(ones s&r la 7a&c,e et &ncar(one 3 'roite. A2o&te= &n coe**icient 'e : '& cWté 'roit 5

":#1: C O4 V :"O4 C #4OK E%&ili(re= l/,'ro7)ne en remar%&ant %&/il a 1: atomes '/,'ro7)ne s&r la 7a&c,e et 4

atomes '/,'ro7)ne s&r la 'roite. A2o&te= &n coe**icient 'e '& cWté 'roit 5":#1: C O4 V :"O4 C #4O

K E%&ili(re= l/o07)ne. Note= &n total 'e 4; o07)nes s&r la 'roite 814C9 et 4 s&r la7a&c,e. A2o&te= &n coe**icient 'e 1; en *ace 'e l/o07)ne 7a=. oici l/é%&ation é%&ili(rée5

":#1: C 1;O4 V :"O4 C #4O

Ta(lea& 1>1. R)7les po&r l/é%&ili(ration 'es réactions '/o0'o>ré'&ction

ét,o'e 1 ét,o'e 4

1. I'enti*ier le corps %&i est o0'é o& ré'&it 1. I'enti*ier le corps %&i est o0'é o&ré'&it

4. Séparer en 'emi>réactions 4. Déterminer les états '/o0'ation

<. E%&ili(rer to&s les éléments sa&* O et # <. E%&ili(rer to&s les éléments sa&* Oet #

?. E%&ili(rer par rapport 3 O

a > en milie& aci'e- a2o&ter #4O a& cWté aant

moins '/O

( > en milie& (asi%&e- a2o&ter #4O a& cWté aant

pl&s '/O po&r é7aler la %&antité nécessaire 'el/a&tre cWté

?. "alc&ler le c,an7ement '/état'/o0'ation po&r c,a%&e tpe 'e corpsL/a&7mentation '& nom(re'/o0'ation po&r le corps o0'é 'oit+tre é7ale 3 la $ale&r a(sol&e 'e la'imin&tion '& nom(re '/o0'ation '&corps ré'&it

M. E%&ili(rer c,a%&e 'emi>réaction par rapport 3#

a > en milie& aci'e- a2o&ter #C a& cWté man%&ant'e #

( > en milie& (asi%&e- a2o&te= O# a& cWtéman%&ant 'e #

M. E%&ili(rer la c,ar7e 5Q &tiliser #C enmilie& aci'e et O# en milie& (asi%&e

:. E%&ili(rer la c,ar7e a$ec les électrons :. E%&ili(rer l/,'ro7)ne et l/o07)nea$ec #4O

. Ren're les électrons é7a&0 'ans c,a%&e'emiréaction en m&ltipliant par le *acte&r

approprié

. A2o&ter les 'emi>réactions et s&pprimer o&



com(iner les termes sem(la(les

E0emple 1>1; 5 E%&ili(re= cette réaction c,imi%&e en milie& aci'e 5 Fe

E0emple 1>11 5 E%&ili(re= cette réaction c,imi%&e en milie& (asi%&e 5 GrO



Reto&r a& 'é(&t



2 La structure électronique et atomique : les orbitales et la mécanique quantique élémentaire

NA

Ce chapitre traite des bases de la structure électronique et atomique. La compréhension de lastructure électronique et atomique rend possible la prédiction et la compréhension des

propriétés chimiques et physiques des composés chimiques. L'étude de ces sujets commencepar l'eamen de la structure atomique de l'hydro!"ne.

#. LA $%&C%&+ ,&-#%AL+ 'N A%,/+ '01&,3N+ C,//+ /,3L+

L'unité de base de mati"re est l'atome4 qui est la plus petite partie d'un élément ayant lesm5mes propriétés que cet élément. n atome est constitué de particules plus petites qui sontcommunes 6 tous les éléments mais sont présentes en di77érentes quantités.

La masse d'un atome est tr"s petite. #l eiste une unité spéciale pour la masse atomique4appelée unité de masse atomique 9uma ou dalton. L'uma ou dalton est dé7inie comme ;< ;2 e

de la masse d'un atome de carbone=;2 isotope 9;2C.

Comme présenté dans le tableau 2=; 4 la masse 9indiquée par les >aleurs de la colonne umad'un atome dépend de combien de protons et de neutrons sont présents. Les électrons ont unemasse si petite4 comparée 6 celle du noyau4 que leur masse peut 5tre né!li!ée. e nombreusespropriétés physiques sont liées 6 la masse d'un élément. Cet énoncé implique que lespropriétés physiques dépendent a>ant tout du nombre de protons et de neutrons. La taille d'unatome4 cependant4 est déterminée par les électrons qui se trou>ent 6 l'etérieur du noyau. +nconséquence4 quand les atomes intera!issent4 ce sont a>ant tout les électrons qui déterminentleur réacti>ité chimique.

L'atome d'hydro!"ne est l'élément le plus simple. #l poss"de un proton4 un électron et pas deneutron. La 7i!ure 2=; montre une représentation simpli7iée de l'atome d'hydro!"ne et lesymbole atomique de l'hydro!"ne.

Le schéma simpli7ié de l'atome d'hydro!"ne suppose que l'hydro!"ne ait une seule orbitalepour son unique électron. +n 7ait4 l'hydro!"ne a une seule orbitale occupée. L'unique électronn'est pas cantonné 6 une seule orbitale. #l >a tendre 6 rester sur l'orbitale la plus proche dunoyau 9l'orbitale la plus stable 6 moins qu'une éner!ie électroma!nétique de lon!ueur d'ondeappropriée ne soit 7ournie. Cette éner!ie peut pousser l'électron 6 aller >ers un étaténer!étique plus éle>é4 plus loin du noyau. L'éner!ie doit ensuite 5tre restituée 97réquemmentsous 7orme d'éner!ie électroma!nétique a>ant que l'électron puisse retourner >ers la position

la plus stable.

&etour au début

##. N,/-&+$ ?AN%#?+$ +% /CAN#?+ ?AN%#?+ L/+N%A#&+

La structure électronique des éléments est décrite par plusieurs nombres quantiques. Chaquenombre quantique décrit un aspect de la position d'un électron au sein de la structureélectronique !lobale d'un atome.

Barticule Localisation Char!e uma

Broton noyau ; ;4DDFG



Neutron noyau D ;4DDHF

+lectron orbitale I ; I D4DDDJJ

Chaque électron4 6 l'intérieur d'un atome4 poss"de une combinaison unique de quatre nombresquantiques : les quatre nombres possibles pour décrire les arran!ements électroniques desatomes sont nommés n4 l4 m et s.

ne orbitale atomique décrit la distribution des probabilités de trou>er un électron a>ec uneéner!ie spéci7ique4 dé7inie par trois >aleurs spéci7iques des nombres quantiques n4 l4 et m. Lesdétails des orbitales seront décrits 6 la suite de l'étude des nombres quantiques.

A. n : le principal nombre quantique

Ce nombre quantique indique le principal ni>eau d'éner!ie d'un électron. Le principal nombrequantique peut prendre n'importe quelle >aleur positi>e enti"re : n ;4 24 GM et n estproportionnel 6 l'éner!ie et 6 l'éloi!nement de l'électron du noyau. mesure que n au!mente4l'éner!ie des électrons ayant ce n au!mente et leur distance du noyau s'accroOt. La >aleur de n

pour tout électron de >alence 9etérieur correspond 6 la ran!ée de la table périodique danslaquelle l'élément est situé.

-. l : le nombre aPimutal4 orbital ou de moment an!ulaire

Ce nombre quantique4 qui peut prendre n'importe quelle >aleur enti"re de D 6 n = ; inclus4décrit la 7orme de l'orbitale sur laquelle on trou>e l'électron 9 tableau 2=2 :.

Qaleurs de l D ; 2 G M

ési!nation s p d 7 M

NoteP la 7orme des orbitales s et p sur la 7i!ure 2=2 . Les orbitales s sont sphériques et les

orbitales p 9p4 py et pP ont une 7orme d'halt"re a>ec la densité d'électrons située le lon! del'ae approprié. n nRud4 dé7ini comme un point oS la probabilité de rencontrer un électronest tr"s 7aible4 est situé 6 l'ori!ine des orbitales p.

ne orbitale est décrite en 7ormulant la >aleur de n a>ec la dési!nation en lettres de l . Bareemple4 si n ;4 alors l D et le résultat est une orbitale ;s sphériquement symétrique. $urla base des équations qui >iennent juste d'5tre étudiées4 si l'on >ous donne n 24 alors l D et;. ?uand l D4 le résultat est une orbitale 2s dans laquelle l'électron4 en moyenne4 sera pluséloi!né du noyau que l'électron d'une orbitale ;s. #l eiste trois >aleurs de m pour l ;4 doncil eiste trois orbitales 2p. Qous de>rieP 5tre 6 m5me de >oir combien d'orbitales se trou>entdans le Ge ni>eau d'éner!ie 9n G.



Ti!ure 2=;. ne représentation simpli7iée de l'atome d'hydro!"ne 96 !auche et le symboleatomique de l'hydro!"ne 96 droite.

Ce ni>eau poss"de U orbitales : une orbitale Gs4 trois orbitales Gp et cinq orbitales Gd. $i >ousa>eP du mal 6 >ous représenter ce qui se passe4 le tableau de la prochaine section de>rait >ousaider car il présente plusieurs nombres quantiques courants ainsi que les orbitales.

C. m 9par7ois appelé ml: : le nombre quantique ma!nétique

Ce nombre quantique peut prendre n'importe quelle >aleur enti"re de I l 6 l . $ou>eneP>ousque l >ous indique la 7orme d'une orbitale et que m >ous indique l'orientation spatiale del'orbitale. #l eiste une >aleur di77érente de m pour chaque orbitale particuli"re.

Bour une orbitale s4 l D4 donc la seule >aleur possible de m est D. onc4 il eiste une seuleorientation spatiale possible pour une orbitale s. Ce concept est lo!ique car il est di77icile deconce>oir deu mani"res d'orienter une sph"re. Bour une orbitale p4 l ; et les >aleurspossibles de m sont I ;4 D et ;. onc4 il eiste trois orientations di77érentes pour les orbitales p9p4 py et pP.

. s 9par7ois appelé ms : le nombre quantique de spin

Ce nombre permet de di77érencier deu électrons qui peu>ent occuper la m5me orbitale 9ayantles m5mes >aleurs pour n4 l et m. Le nombre quantique de spin peut a>oir deu >aleurspossibles4 ;<2 et I ;<24 correspondant 6 un spin >ers le haut ou un spin >ers le bas pourchaque électron. ?uand un atome est placé dans un champ ma!nétique4 deu électrons d'uneorbitale >ont s'ali!ner de sorte que l'un >a a>oir un spin ali!né a>ec le champ ma!nétique 9

;<2 et l'autre >a a>oir un spin opposé au champ ma!nétique 9I ;<2.



Ti!ure 2=2. L'orientation spatiale des orbitales s et p.

n l 9oan=; m 9I lal: s 9V ;<2 ,rbitale Nombre totald'électrons

; D D ;<24 I ;<2 ;s 2

2 D

;

D I ;4 D4 ; ;<24 I ;<2 ;<24 I;<2

2s 2p4 2py4 2pP 2

W

G D

;

2

D I ;4 D4 ; I24 I ;4 D4 ;42

;<24 I ;<2 ;<24 I;<2 ;<24 I ;<2

Gs Gp4 Gpy4 GpP

7i>e Gd

2

W

;D

&etour au début

###. L+$ ,&-#%AL+$ +% L+ N,/-&+ 'L+C%&,N$ BA& ,&-#%AL+ AN$ L+$ A%,/+$ BL$C,/BL+X+$

Le tableau 2=G montre que les électrons sont associés 6 quatre nombres quantiques : un

nombre quantique principal4 un nombre quantique de moments an!ulaire et4 en m5me temps46 un nombre quantique ma!nétique et un nombre quantique de spin. Ces quatre nombresquantiques spéci7ient compl"tement l'état de l'électron. NoteP aussi4 d'apr"s le tableau4 que les



nombres quantiques ont des orbitales qui leur sont associées.

Le principe d'eclusion de Bauli : deu électrons d'un m5me atome ne peu>ent a>oir les m5mes>aleurs pour tous les quatre nombres quantiques.

ans les atomes polyélectroniques complees4 les électrons remplissent habituellement les

orbitales dans un ordre pré>isible. L'état de base pour un atome est le ni>eau d'éner!ie le plusbas pour cet atome 7ondé sur le remplissa!e des orbitales par les électrons. La con7i!urationdes électrons pour un atome donné4 réalisant son état de base4 est illustrée sur la 7i!ure 2=G .

+n !énéral4 les électrons occupent les orbitales disponibles de plus basse éner!ie a>ant d'entrersur les orbitales d'éner!ie plus éle>ée. NoteP aussi que le nombre maimum d'électronspou>ant remplir chaque orbitale répertoriée ou !roupe d'orbitales est représenté. neméthode pour se rappeler l'ordre de remplissa!e des orbitales est représentée sur la 7i!ure 2=Y

. cri>eP les orbitales comme il est montré et sui>eP les 7l"ches depuis leur pointe jusqu'6 leurqueue.

+n remplissant les orbitales dans l'ordre correct4 >ous pou>eP écrire un état électronique de

base 9 eemple 2=; :.

Ti!ure 2=G. ,rdre de remplissa!e des orbitales par les électrons.

Ti!ure 2=Y. /éthode Z de la t5te 6 la queue [ pour se rappeler l'ordre de remplissa!e desorbitales.

$ou7re ;W eI

. +tat électronique de base ;s2

2s2

2pW

Gs2

GpY

+emple 2=2 : Con7i!uration électronique pour $ ;W e



La somme des eposants doit correspondre au nombre des électrons d'un atome ou d'un iondonné. $i l'atome est neutre4 ce nombre représente alors le nombre atomique de l'atome. $i union est char!é positi>ement4 ce nombre sera alors in7érieur au nombre atomique. Cette idée estlo!ique puisqu'un ion char!é positi>ement a moins d'électrons que l'atome neutre. $i un ion estchar!é né!ati>ement4 la somme des eposants sera supérieure au nombre atomique.

n atome est dit isoélectrique a>ec un autre atome quand ils ont tous deu le m5me nombred'électrons.

ne autre r"!le importante de la mécanique quantique est la r"!le de 0und qui énonce que desorbitales d'éner!ie é!ale sont chacune occupées par un seul électron jusqu'6 ce que le secondélectron de spin 9s opposé pén"tre l'orbitale. onc4 dans des orbitales de m5me ni>eaud'éner!ie4 les électrons demeurent impairs et parall"les en spin chaque 7ois que possible4 a7inde minimiser les e77ets de répulsion d'électron 6 électron. Bar eemple4 chacune des troisorbitales 2p 92p4 2py et 2pP ne retiendra qu'un seul électron jusqu'6 ce que l'une d'elles

re\oi>e un second électron. L'eemple 2=2 epose la r"!le de 0und.

NoteP que dans les orbitales remplies 9;s4 2s4 2p4 Gs4 tous les électrons sont par paires. ans lecas de l'orbitale Gp non remplie4 >ous de>rieP ajouter un seul électron de m5me spin 9r"!le de0und dans chaque orbitale a>ant de pou>oir apparier les électrons de la premi"re orbitale Gp.

Les con7i!urations électroniques >ous permettent de déterminer le nombre d'électrons impairs.Comme il est montré dans l'eemple 2=2 4 le sou7re poss"de deu électrons impairs. Laprésence de ces électrons est importante car elle a77ecte les propriétés des éléments4 telles quela réacti>ité chimique ou l'attraction par un champ ma!nétique. Les substances possédant desélectrons impairs ont tendance 6 5tre attirées par un champ ma!nétique et sont ditesparama!nétiques. Les substances dont les électrons sont par paire sont lé!"rement repousséespar les champs ma!nétiques et sont appelées diama!nétiques.

&etour au début



3 La table périodique

NA

La compréhension de la table périodique est importante dans votre étude de la chimie. Le nomde « table périodique » vient du fait que de nombreuses propriétés des éléments sont

périodiques (se répètent ! mesure que le nombre atomique des éléments cro"t. La tablepériodique est simplement un arran#ement des éléments classés par ordre de nombreatomique croissant$ les éléments a%ant les m&mes propriétés chimiques étant disposés encolonnes verticales appelées #roupes. 'ne période est une ran#ée horiontale$ o) le nombrepériodique (de * ! + correspond au niveau d,éner#ie principal.

-. L/ 01-N2-0/ 4 5A/

A. La structure

Les propriétés (comme la tendance ! former des ions d,une char#e donnée$ la conductionthermique ou électrique et l,éner#ie d,ionisation tendent ! se répéter ! mesure que le nombreatomique des éléments au#mente. La répétition est en relation avec le nombre d,électrons devalence d,un atome. 0ar e6emple$ la table périodique de la fi#ure 37* montre que lespropriétés chimiques des éléments du #roupe marqué -A (e6. 8 Li$ Na$ 9 en font des métau6mous avec une couleur ar#entée et un point de fusion bas.

La table périodique peut &tre utilisée pour estimer les propriétés respectives d,éléments$évitant ainsi une #rande quantité de mémorisation inutile.

5. Les termes et les définitions

Les définitions suivantes s,appliquent ! la table périodique. -l est nécessaire que vous vousfamiliarisie avec ces termes.

: 0ériodes 8 1an#ées horiontales: ;roupes ou familles 8 2olonnes verticales: Appellation des #roupes

a. -A < =étau6 alcalinsb. --A < =étau6 alcalins terreu6c. >-A< 2halco#ènesd. >--A < ?alo#ènese. >---A < ;a rares$ « inertes » ou « nobles »

: @. léments représentatifs 8 éléments qui remplissent les blocs s et p (#roupes -A !>--A.

: B. léments de transition 8 éléments qui remplissent le bloc d (-5 ! >--5 ainsi que >---5qui comporte trois familles.

: C. léments de transition interne 8 les éléments qui remplissent le bloc f. 2es dernierscomprennent les Lanthanides (éléments périodiques du haut$ BD ! +* et les Actinides(éléments périodiques du bas$ EF ! *F3.



Gi#ure 37*. La table periodique.

6emple 37* 8 Na < *s

9 < *sH HsH HpC 3sH @s* (* électron de valence

2. L,or#anisation fondée sur les électrons de valence

Les électrons de valence occupent la partie la plus e6térieure des orbitales d,un atome. -ls sontresponsables de la liaison. Les orbitales les plus e6térieures possèdent le nombre quantiqueprincipal le plus élevé (e6. 8 pour le carbone$ les orbitales Hs et Hp. 4ans la table périodique$tous les éléments d,un #roupe donné possèdent le m&me nombre d,électrons de valence. 0are6emple$ tous les métau6 alcalins possèdent un électron de valence ( e6emple 37* .

2omme attendu$ Na et 9 ont une réactivité semblable car ils ont le m&me nombre d,électronsde valence. -ls tendent tous deu6 ! former des cations dans l,état d,o6%dation I*. 2ettetendance ! donner un électron en fait des a#ents réducteurs. 2e sont aussi des métau6fortement réactifs. ncore une fois$ comme les éléments a%ant un m&me nombre d,électronsde valence sont classés dans un m&me #roupe$ vous pouve prédire un comportementchimique semblable des éléments appartenant ! ce #roupe.

1etour au début

--. 4,-=0J1KANK/ 2A1A2K1-/K-M'/ 01-J4-M'/

A. Les première et seconde éner#ies d,ionisation

L,éner#ie d,ionisation (- est la quantité d,éner#ie nécessaire pour enlever un électron ! un

atome ! l,état #aeu6. Les atomes peuvent &tre dépouillés de leurs électrons un ! un$ donnantainsi des ions avec une$ deu6 char#es positives ou plus. n #énéral$ de plus en plus d,éner#ie estnécessaire pour enlever les électrons successifs d,un atome.



Jn dit que le corps qui a perdu un électron est devenu o6%dé. L,- est touours positive etappara"t donc du cOté des réactifs dans l,équation représentant l,o6%dation.

a. 0remière éner#ie d,o6%dation

P(# I *re - < PI(# I eQ (ner#ie nécessaire pour enlever le premier électron d,un atome

neutre ! l,état #aeu6.

Gi#ure 37H. Les premières éner#ies d,o6%dation de différents éléments. Le nombre d,électronsde valence de ces éléments va croissant R LiI a un électron de valence alors que Ne en a huit.

6emple 37H 8 Le calcium a une seconde éner#ie d,ionisation basse car l,ion calcium

2aI S 2aIH (2onfi#uration du Ne

La fi#ure 37H représente la première éner#ie d,ionisation de plusieurs éléments différents denombre atomique croissant.

Note que l,atome -A$ Li$ a l,éner#ie d,ionisation la plus basse. -l possède seulement un électronde valence. 0ar ailleurs$ note la haute éner#ie d,ionisation de Ne. 2et élément appartient au#roupe >---A et c,est un #a rare. -l possède huit électrons de valence et il est non réactif (inerte. /es électrons de valence sont stables et une #rande quantité d,éner#ie est nécessairepour en enlever un.

n #énéral$ il est plus facile d,ioniser un élément quand ce processus aboutit ! une

confi#uration stable.

b. /econd niveau d,éner#ie d,ionisation



PI(# I He - < PIH(# I eQ (ner#ie nécessaire pour enlever un second électron ! un ion dechar#e I* ! l,état #aeu6.

Les m&mes considérations s,appliquent aussi bien au second niveau d,éner#ie d,ionisation qu,aupremier. -l est plus facile d,ioniser un élément quand l,ionisation produit une confi#uration de#a rare comme il est montré dans l,e6emple 37H .

Les caractéristiques #énérales sont les suivantes 8

: L,éner#ie d,ionisation au#mente de la #auche vers la droite et du bas vers le haut de latable périodique.

: 0lus l,éner#ie d,ionisation est basse et plus l,élément est métallique.

5. L,affinité électronique

L,affinité électronique (A est la mesure de la quantité d,éner#ie associée au #ain d,un électronpar un atome ! l,état #aeu6. Muand un atome #a#ne des électrons$ de l,éner#ie est libérée.0lus l,éner#ie libérée est importante et plus l,affinité électronique est #rande. 0lus l,ionrésultant de ce #ain d,électrons est stable$ plus la quantité d,éner#ie libérée est #rande. Lastabilité suit les m&mes li#nes #énérales que celles décrites pour l,éner#ie d,ionisation. 'n ionest plus stable s,il possède une confi#uration de #a rare.


: 4ans une période$ les halo#ènes ont la plus haute A (le #ain d,un électron suffit ! leurdonner une confi#uration de #a rare et les #a rares ont l,A la plus basse.

: L,A au#mente #énéralement de #auche ! droite le lon# d,une ran#ée et de bas en hautle lon# de n,importe quelle colonne.

2. L,électroné#ativité

L,électroné#ativité est la mesure de l,attraction qu,a un atome pour des électrons parta#és$(c,est7!7dire les électrons dans des liaisons. /,il e6iste une liaison covalente entre deu6 atomesa%ant des électroné#ativités différentes$ les électrons de la liaison passeront plus de tempsautour de l,atome le plus électroné#atif. /ouvent$ les atomes tendront ! &tre électroné#atifs sile #ain d,électrons les rapproche de la confi#uration d,un #a rare.


: Les métau6 ont des valeurs d,électroné#ativité e6tr&mement basses$ alors que les nonmétau6 ont des valeurs d,électroné#ativité élevées.

: L,électroné#ativité au#mente de #auche ! droite le lon# de toutes les ran#ées.: L,électroné#ativité au#mente de bas en haut le lon# de toutes les colonnes.

4. Les variations des propriétés ! l,intérieur des ran#ées et des colonnes

: T l,intérieur d,une période$ l,accroissement du nombre atomique conduit ! 8a. La diminution du ra%on atomique. 2e résultat est l,inverse de ce ! quoi vous vousattendrie quand le nombre atomique au#mente. Le ra%on atomique décro"t$ en fait$ lelon# d,une période parce que les orbitales a%ant le m&me nombre quantique principal

sont ! peu près ! la m&me distance du no%au. Muand le nombre atomique au#mente$ il% a plus de protons$ ce qui au#mente la char#e positive du no%au. 2e chan#emente6erce une plus #rande attraction sur les électrons et diminue le ra%on du nua#e



d,électrons. 4onc$ en réalité$ les atomes deviennent plus petits au fur et ! mesure quel,on avance dans une période.b. 4es propriétés métalliques diminuées.

c. 'ne éner#ie d,ionisation croissante. Les éléments plus proches du cOté droit de latable périodique parviennent plus facilement ! réaliser la confi#uration d,un #a rare en#a#nant des électrons. 4onc$ il est très difficile de leur enlever un électron.

: T l,intérieur d,un #roupe$ l,accroissement du nombre atomique conduit ! 8a. L,au#mentation du ra%on atomique. L,occupation des orbitales de nombre quantiqueélevé provoque un saut si#nificatif de la taille de l,atome.b. 4es propriétés métalliques au#mentées.

c. 'ne diminution de l,éner#ie d,ionisation. 0lus un électron est éloi#né du no%au$ plus ilest proté#é de l,attraction du no%au. 4onc$ les électrons de nombre quantique principalplus élevé demandent moins d,éner#ie pour les enlever.d. 'ne électroné#ativité décroissante. 2et effet est é#alement lié au fait que lesélectrons de valence bénéficient d,un « effet d,écran » de la part des électrons desorbitales inférieures contre la char#e du no%au.

: Les métau6 alcalins et les métau6 alcalins terreu6 deviennent plus réactifs en raison del,effet d,écran (masqua#e du no%au par les électrons inférieurs.

. Les caractéristiques des ra%ons covalents des atomes et des ions fondées sur le nombreatomique

2omme décrit précédemment$ les ra%ons atomiques tendent ! décro"tre ! travers les périodeset ! cro"tre le lon# des #roupes de la table périodique.

La taille d,un cation est plus petite que celle de l,atome d,ori#ine en raison de la plus #randeconcentration de char#es positives dans le no%au par rapport au nombre d,électrons. Le

résultat en est une plus #rande « traction » sur les électrons de la part du no%au$ et donc un ionplus petit.

6emple 373 8 1an#e les corps isoélectroniques suivants par ordre de taille croissante 8

/QH$ 2lQ$ Ar$ 9I$ 2aIH

/olution 8 Note l,ordre décroissant des ra%ons atomiquesUioniques. Le calcium a le plus #randra%on parce qu,il a le plus #rand nombre de protons pour le m&me nombre d,électrons 8

2aIH V 9I V Ar V 2lQ V /QH

La taille d,un anion est plus #rande que celle de l,atome d,ori#ine en raison de la plus #randeconcentration de char#es né#atives dans les orbitales. -l en résulte moins d,attraction par leno%au pour chaque électron et une au#mentation du ra%on.

Les anions$ cations et atomes qui ne viennent pas du m&me élément peuvent &tre comparésseulement s,ils sont isoélectroniques (m&me nombre d,électrons. 4ans une sérieisoélectronique$ le cation a%ant la char#e la plus positive sera le plus petit et l,anion a%ant lachar#e la plus né#ative sera le plus #rand. 2e phénomène se produit en raison de la différencedu nombre de protons dans le no%au. 0lus il % a de protons$ plus il % a de « traction » sur les

électrons et plus la taille est petite.

L,e6emple 373 montre une série isoélectronique. 2haque ion ou atome possède *D électrons.



Note cependant que chaque ion ou atome a un nombre différent de protons (e6. 8 le calcium aHF protons alors que le soufre en a *C. L,e6emple 373 montre que le calcium a le ra%on leplus petit parce qu,il a le plus de protons pour un m&me nombre d,électrons. Le plus #randnombre de protons « tire » sur le nua#e d,électrons et diminue le ra%on de l,ion$ comparé au6autres corps.

1etour au début



4 Les liaisons

NA

I. LES LIAISONS IONIQUES ET COVALENTES

A. La liaison ionique

Les liaisons ioniques sont formées par l'attration életrostatique entre les ions. Elles résultent!u transfert !'életrons entre un orps et un autre. Quan! un életron est transféré !'un atome" un autre# un ion positif et un ion né$atif se forment. L'attration résultante entre les ionsonstitue la liaison.

Les liaisons ioniques se forment entre un métal életropositif %&aituellement !es métau( !u$roupe IA ou !u $roupe IIA) et un non*métal %&aituellement !u $roupe VIA ou !u $roupe VIIA).Le métal !onne un életron " un non*métal# formant un ation %métal) et un anion %non*métal)#&aun !'eu( otenant ainsi une onfi$uration !e $a+ rare. Les ions résultants e(erent unepuissante attration életrostatique l'un sur l'autre.

La fi$ure 4*, montre que le so!ium a un életron !e -alene et une éner$ie !'ionisationasse. Cela n'e(i$e pas eauoup !'éner$ie pour enle-er un életron au so!ium. Le so!iumaan!onne son életron s, et !e-ient un ion so!ium. Il a !ésormais une onfi$uration !e $a+rare !e ses életrons %onfi$uration !u Ne) et il est stale. /on# le so!ium est un on !onneur!'életrons. Le &lore poss0!e une $ran!e affinité életronique et il est un on aepteur!'életrons. Il a sept életrons !e -alene et il 1 aimerait 2 a-oir un életron !e plus pourréaliser la onfi$uration !'un $a+ rare %la onfi$uration !e l'Ar). Quan! Na et Cl se ominent#un életron est transféré !u Na au Cl# a-e pour résultat# la formation !'ions stales Na 3 et Cl*

qui s'attirent mutuellement.

Les omposés ioniques ten!ent " former !es ristau( ioniques qui sont maintenus ensemlepar l'attration életrostatique. Les omposés ioniques ont &aituellement un point !e fusionéle-é %55 7C pour NaCl)# e qui est l'in!iation !e liaisons puissantes.

8i$ure 4*,. La formation !'ions par transfert !'életrons. Les ions résultants forment une liaisonionique par attration életrostatique.

9. La liaison o-alente

Quan! !eu( atomes 1 parta$ent 2 une paire !'életrons# ils forment e que l'on appelleommunément une liaison o-alente. Une mani0re simple !'in!iquer les liaisons o-alentes!ans les moléules est !'utiliser le mo!0le életronique en points !e Le:is. Seuls les életrons!e -alene %ou&e e(térieure) sont représentés !ans e mo!0le o; ils sont fi$urés par un ou!es points plaés pr0s !u s<mole &imique.

Comment sa-oir omien un élément poss0!e !'életrons !e -alene = >ien !e plus simple ?'est le m@me nomre que le nomre !e la famille ou $roupe %olonne -ertiale) !e la talepério!ique. Il e(iste &uit $roupes parmi les prinipau( éléments. Vous a-e+ étu!ié es onepts!ans le &apitre mais la tale pério!ique est présentée# pour plus !e ommo!ité# !ans la

fi$ure 4*A .



Note+ que B# Li# Na# # ># Cs et 8r %éléments !u $roupe IA) ont seulement un életron !e-alene qui est représenté par un seul point. Les éléments !u $roupe IIA %9e# D$# Ca# Sr# 9a et>a) ont !eu( életrons !e -alene le $roupe IIIA %9# Al# Fa# In# Tl)# trois életrons !e -alene le$roupe IVA %C# Si# Fe# Sn# G)# quatre életrons !e -alene et ainsi !e suite. C&aque fois qu'uneonfi$uration !e $a+ rare est réalisée# il en résulte une moléule stale %appelée otet).

Le soufre a si( életrons !e -alene. /ans la moléule !e !isulfure %S )# &aque atome !e soufre-eut otenir un otet. Le soufre peut attein!re l'otet en parta$eant !es életrons# omme onle montre !ans l'e(emple 4*, .

/ans le mo!0le en points !e Le:is# les paires !'életrons non parta$és sont appelées paires %ou!oulets) lires et n'apportent auune ontriution " la liaison entre les atomes. Les élémentssur la !roite !e la tale pério!ique %N# O# S et les &alo$0nes) ont fréquemment !es paires lires.Une !erni0re remarque ? l'&<!ro$0ne forme touHours un !oulet %et non un otet) ar il n'aesoin que !e !eu( életrons pour attein!re la onfi$uration !'un $a+ rare.

>etour au !éut

II. LES ST>UCTU>ES EN GOINTS /E LEIS

A. La réalisation !'un mo!0le en points !e Le:is

Les mo!0les en points !e Le:is montrent omment les atomes sont onnetés les uns au(autres pour former une moléule. Cepen!ant# ils ne !onnent auune information# onernant la$éométrie !e la moléule %'est*"*!ire# omment les atomes sont !isposés en trois !imensions).

8i$ure 4*. La tale pério!ique. Note+ que la tale est or$anisée !e telle sorte qu'il est faile !e

-oir le nomre !'életrons !e -alene qu'un élément poss0!e. Les életrons !e -alene !'unélément partiipent au( liaisons.



La premi0re étape# lorsque l'on !essine un mo!0le en points !e Le:is# onsiste " !éterminerquels atomes sont atta&és !iretement les uns au( autres. La partie la plus !iffiile peut @tre!e !éi!er quel atome est l'atome entral. /ans !e nomreu( as# la !isposition !es atomespeut @tre !é!uite !iretement !e la formule moléulaire ar 'est une pratique &aituelle!'érire l'atome entral !'une moléule en premier !ans la formule moléulaire# sui-i !esatomes qui entourent l'atome entral. Gar e(emple# !ans le CO# l'atome !e arone est

l'atome entral# entouré par !eu( atomes !'o(<$0ne# omme le montre l'e(emple 4*A .

Le m@me prinipe s'applique au( moléules telles que# parmi ien !'autres# NB# NO# SO.

Cepen!ant# ne -ous fie+ pas touHours " ette r0$le. Gar e(emple# !es moléules telles que B 5 et

BS ont O et S pour atome entral. Gar onséquent# le mo!0le en points !e Le:is n'est pas

touHours é-i!ent.

E(emple 4*, ? S

E(emple 4* ? CO

Si -ous !e-e+ !e-iner# 'est la !isposition !es atomes la plus s<métrique qui a le plus !e&anes !'@tre la onne. Gar ailleurs# l'atome le moins életroné$atif ten! " @tre l'atomeentral. Une fois que la !isposition !es atomes a été &oisie# une liaison est marquée entre&aque paire !'atomes liés. La r0$le !e l'otet !oit ensuite @tre satisfaite pour &aque atome

%sauf B). Les életrons restants peu-ent @tre plaés !ans !es paires lires ou !es liaisonsmultiples. La struture !e Le:is !oit a-oir le nomre total !'életrons !e -alene orret.

>éaliser un mo!0le ompren! les étapes sui-antes ?

J >appele+*-ous !e ompter tous les atomes !e -alene pour &aque atome !e lamoléule. Vous saure+ alors omien !e points# au total# seront " plaer !ans le mo!0le.K$alement# si la moléule est un ion# aHoute+ un életron supplémentaire pour &aque&ar$e positi-e et retran&e+ un életron pour &aque &ar$e né$ati-e. %Voir lese(emples 4* et 4*4 .)

J /essine+ la &arpente !e la moléule. >appele+*-ous que la !isposition la plus

s<métrique a le plus !e &anes !'@tre la onne. %Voir e(emple 4* .)J Glae+ une paire !'életrons !ans &aque liaison !e l'atome entral. %-oir e(emple 4*M

.)



J Sui-e+ la r0$le !e l'otet. Compléte+ les otets !es atomes liés " l'atome entral a-e leséletrons restants. %-oir e(emple 4*N .)

E(emple 4* ? SO

S ? M e !e -alene P M points

O ? M e !e -alene 4 atomes P 4 points

C&ar$e ? aHoute+ e !e -alene P 3 points

TOTAL P points

E(emple 4*4 ? NO

N ? e !e -alene P points

O ? M e !e -alene P M points

C&ar$e ? soustra<e+ , e !e -alene P , point

TOTAL P ,5 points

E(emple 4* ? CB

E(emple 4*M ? CO

O?C?O

E(emple 4* ? CO



J . Soustra<e+ le nomre !'életrons !istriués Husque*l" !u total !éterminé " l'étape ,et plae+ tous les életrons supplémentaires# par paires# sur l'atome entral. %Voire(emple 4* .)

J M. Si l'atome entral a alors enore moins !'un otet# -ous !e-re+ former !es liaisonsmultiples !e faRon " e que &aque atome ait son propre otet. %Voir e(emple 4*S .)

J . Assure+*-ous que les életrons que -ous a-e+ omptés " l'étape , sont ien tousreprésentés par !es points.

J . Calule+ toutes les &ar$es formelles. La &ar$e formelle %C8) pour &aque atomeéqui-aut au nomre !'életrons !e -alene moins le nomre !e liaisons et moins le

nomre !'életrons en paires lires. La &ar$e formelle peut @tre utilisée pour!éterminer plusieurs &oses et sera !érite plus as !ans e &apitre. L'e(emple 4*,5

montre omment trou-er la &ar$e formelle !es atomes !'une moléule.

E(emple 4* ? CO

C ? 4 e !e -alene P 4 points

O ? M e !e -alene atomes P , points

TOTAL P ,M points/ans l'étape 4 %-oir e(emple 4*N )# la struture a ,M e aussi# n'aHoute+ rien.

E(emple 4* ? CO

La struture issue !e l'étape 4 %-oir e(emple 4* )# poss0!e seulement 4 életrons autour !uarone. Intro!uise+ !es paires lires -enant !e l'o(<$0ne pour réer !es !oules liaisons.

E(emple 4*,5 ? NO



C8N P e !e -alene liaisons e en paires lires P 5

C8O P M e !e -alene liaisons e en paires lires P 3 ,

9. Les liaisons multiples

Certaines moléules ont plus !'une paire !'életrons parta$ée par !eu( atomes. Gour!éterminer si# oui ou non# une moléule poss0!e !es liaisons multiples# sui-e+ les étapes , " omme il est !érit et passe+ ensuite " l'étape M ? si l'atome entral a enore moins !'un otet#-ous !e-re+ former !es liaisons multiples !e faRon " e que &aque atome ait son propre otet.En !'autres termes# -ous pourrie+ a-oir !es !oules ou !es triples liaisons !ans la moléule %

fi$ure 4* ).

C. Les e(eptions " la r0$le !e l'otet

9ien que la plupart !es moléules satisfassent " la r0$le !e l'otet $re " un ma(imum !'otetsotenus !e &aque atome selon le mo!0le en points !e Le:is# il e(iste !es e(eptions.Certaines moléules ont !es otets inomplets. >e$ar!e+ le mo!0le orrespon!ant au!i&lorure !e ér<llium !ans l'e(emple 4*,, .

Le ér<llium# atome entral# a quatre életrons autour !e lui et non les &uit &aituels.Cepen!ant# les otets inomplets sont rares et sont formés prinipalement par !es atomessitués sur le té $au&e !e la tale pério!ique.

Autre e(eption %rare) ? l'otet éten!u ou e(pansion !e -alene %as o; l'atome entral poss0!e

plus !e &uit életrons). Quelques e(emples t<piques !'otets éten!us sont !onnés par GCl etS8M. En fait# les otets éten!us sont fréquents a-e le p&osp&ore et le soufre pare qu'ils

poss0!ent une ou&e !e -alene qui peut aueillir plus !e &uit életrons %S et G se trou-ent!ans la troisi0me pério!e et la troisi0me ou&e peut ontenir Husqu'" , életrons en raison !ela !isponiilité !es troisi0mes oritales). Seuls les éléments situés !ans la troisi0me pério!e ouau*!essous# peu-ent présenter une e(pansion !e -alene.

/. Les strutures !e résonane

Sou-ent# on peut !essiner plus !'un mo!0le életronique en points !e Le:is pour une moléule!onnée. Gar e(emple les mo!0les életroniques en points !e Le:is possiles pour CO

sont

montrés !ans l'e(emple 4*,A .

8i$ure 4*. Les !oules et triples liaisons !ans les mo!0les en points !e Le:is.

E(emple 4*,, ? 9eCl



E(emple 4*, ? CO

Ces !ia$rammes représentent les strutures !e résonane pour l'ion aronate. En fait# lastruture életronique réelle !e CO

ne orrespon! ni " A# ni " 9# ni " C# mais " une struture

intermé!iaire possé!ant !es propriétés !e A# 9 et C %'est*"*!ire# un 1 &<ri!e !e résonane 2!es strutures A# 9 et C). La &ar$e né$ati-e est répartie é$alement ou 1 !éloalisée 2 sur les

trois atomes !'o(<$0ne. En !'autres termes# auune !es strutures !e Le:is représentant etion n'est struturellement e(ate. Une !esription e(ate !u aronate peut @tre étalie enprenant en ompte A# 9 et C et en réant oneptuellement une struture mo<enne " partir !etoutes les trois# l'&<ri!e !e résonane. En onséquene# CO

est un &<ri!e !e résonane

!es trois strutures !e résonane.

Les strutures !e résonane sont purement &<pot&étiques elles e(istent seulement sur lepapier et ne peu-ent pas @tre isolées ni m@me oser-ées. Simplement# !e m@me qu'un muletest un &<ri!e !e &e-al et !'ne# CO

est la !esen!ane &<ri!e !e trois 1 parents 2 les

strutures !e résonane A# 9 et C.

E. La &ar$e formelle

Les &ar$es formelles# a!!itionnées les unes au( autres# in!iquent la &ar$e totale !'ensemle!'une moléule ou !'un ion. La &ar$e formelle peut aussi -ous in!iquer o; -ous trou-ere+proalement les &ar$es !ans une moléule. >appele+*-ous que la &ar$e formelle est é$ale "?

C&ar$e formelle P %W életrons !e -alene) %W liaisons) %W en paires lires)

Comme e(emple# onsi!érons l'ion nitrite %NO). La prinipale question onerne le fait !e

sa-oir o; rési!e formellement la &ar$e ,. L'ion entier porte une &ar$e , mais sur quel%s)atome%s) ette &ar$e est*elle loalisée !e faRon formelle =

Gour trou-er la réponse# ommene+ par !essiner le on mo!0le en points !e Le:is pour NO %



e(emple 4*, ). Note+ que la somme !es &ar$es formelles !es atomes est é$ale " la &ar$e!'ensemle !e la moléule % ,). Le mo!0le ré-0le é$alement que la &ar$e * , est loalisée surl'o(<$0ne a<ant une seule liaison. Le nitrite poss0!e en réalité un autre mo!0le !e Le:is enpoints équi-alent %struture !e résonane) o; la &ar$e %* ,) est située sur l'autre atome!'o(<$0ne. La struture !u nitrite et sa struture !e résonane sont montrées sur la fi$ure 4*4

.

8i$ure 4*4. La struture !u nitrite et !e sa struture !e résonane. La fl0&e in!ique la présene!'une struture !e résonane et non l'équilire.

E(emple 4*, ? /essine+ le mo!0le !e Le:is orret pour NO

Etape ,. Comien < a*t*il !'életrons !e -alene =

N ? életrons !e -alene P points

O ? M életrons !e -alene atomes P , points

C&ar$e ? aHoute+ , e !e -alene P 3 , point

TOTAL P , points

Etape . C&arpente moléulaire ?

O N O

Etape . Glae+ une paire !'életrons sur &aque liaison !e l'atome entral

O?N?O

Etape 4. Compléte+ les otets !es atomes liés " l'atome entral.

Etape . Glae+ tout életron surnuméraire %, ,M P ) en paires sur l'atome entral. meentral.

Etape M. 8orme+ !es liaisons multiples si l'atome entral n'a pas un otet omplet.

Etape . , points# au total# ont été utilisés !ans le mo!0le. Cela onfirme l'étape ,.

Etape . Calule+ la &ar$e formelle %C8). Gour &aque atome# ompte+ le nomre !'életrons!e -alene et soustra<e+ " e nomre le nomre !e !oules liaisons et !'életrons en paires



lires ?

O %!e $au&e) C8 P %M ,) liaisons M életrons en paires lires P ,

N C8 P % ) liaisons életrons en paires lires P 5

O %!e !roite) C8 P %M ) liaisons 4 életrons en paires lires P 5

>etour au !éut

III. LA FKODKT>IE DOLKCULAI>E

A. La $éométrie 1 VSEG> 2

Le nomre !e paires !'életrons !e -alene !ans une moléule liée par liaison o-alente est lefateur le plus important pour !éterminer la !isposition $éométrique !es atomes pare que&aque paire se tient aussi loin que possile !es autres paires. /on# l'an$le qui sépare lesatomes# !ans une moléule# !épen! !u nomre !e paires !'életrons.

VSEG> est l'aré$é !e l'e(pression an$laise 1 -alene s&ell eletron*pair repulsion 2 %répulsion!es paires !'életrons !e la ou&e !e -alene). VSEG> pré!it la $éométrie moléulaire en sefon!ant sur le prinipe !'une séparation ma(imum !es paires !'életrons selon l'&<pot&0se queles paires !'életrons# aussi ien les paires liantes que les paires lires %non liantes)# &er&ent "@tre aussi éloi$nées les unes !es autres qu'il est possile. La fi$ure 4* montre les formes&aituelles résultant !e !ifférents nomres !e paires !'életrons.



8i$ure 4*. La $éométrie VSEG> ? formes &aituelles# strutures et e(emples !e quelquesomposés fréquents.

E(emple 4*,4 ? BCI



E(emple 4*, ? B

9. Les liaisons o-alentes polaires

Le onept sui-ant rélame une onne ompré&ension il onerne le rle !el'életroné$ati-ité !ans la !étermination !e la répartition !es &ar$es. C'est la !ifférene!'életroné$ati-ité entre !eu( atomes liés par une liaison o-alente qui !étermine la faRon!ont les életrons !e la liaison sont parta$és. Si l'életroné$ati-ité !es !eu( atomes !iff0re# leséletrons# !ans la liaison# ne sont pas parta$és !e faRon é$ale et la liaison est appelée liaisonpolaire. Les életrons se trou-ent !éplaés -ers l'atome le plus életroné$atif# a-e pourrésultat une &ar$e né$ati-e partielle %X) sur l'atome életroné$atif et une &ar$e positi-epartielle %X3) sur l'atome moins életroné$atif.

/ans l'e(emple 4*,4 # l'atome Cl est eauoup plus életroné$atif que l'atome B. Enonséquene# les életrons sont !éplaés -ers Cl# qui aquiert une &ar$e né$ati-e partielle

%X)# réant une liaison polaire.

C. Le moment !ipolaire

Daintenant que -ous sa-e+ omment la $éométrie moléulaire peut @tre !éterminée# -ouspou-e+ ompren!re que la polarité !es moléules ompl0tes !épen! en partie !e leur$éométrie. Une mesure !e la polarité !'une moléule est son moment !ipolaire. Le moment!ipolaire !'une moléule est la somme -etorielle !es moments !e liaison !'une moléule. Lesmoments !e liaison sont une mesure !e la polarité !'une liaison o-alente !iatomique. /on# le!iple -ous fournit une mesure !e la polarité !es moléules# laquelle !épen! !e la $éométriemoléulaire.

Le moment !ipolaire est représenté par une fl0&e pointant !e X3 " X3 le lon$ !e la liaison.Comme il est montré !ans l'e(emple 4*, # il est important !e !essiner la moléule a-e une



$éométrie e(ate ar ela montre si les moments !e liaison s'annulent. /ans e as# les !eu(!iples !e liaison s'a!!itionnent -etoriellement pour !onner un moment !ipolaire netrésultant.

/ans l'e(emple 4*,M # note+ les liaisons polaires. L'o(<$0ne est plus életroné$atif que learone. Cepen!ant# en raison !e la s<métrie !e la moléule# la somme -etorielle !e es

!iples polaires est +éro. /on# le moment !ipolaire !u !io(<!e !e arone est +éro. /ansertaines moléules s<métriques# les !iples s'annulent ien qu'il e(iste !es liaisons polaires./'autres moléules s<métriques omme CB4 et CB4 ont un moment !ipolaire é$al " +éro.

E(emple 4*,M ? CO

>etour au !éut



5 Les gaz et les liquides

NA

Les composés peuvent exister sous différents états physiques, y compris létat gazeux etliquide! "ans le chapitre #, vous étudierez les équili$res de phases! Le présent chapitre propose

un survol des lois de $ase des gaz! "e plus, les forces intermoléculaires affectant les liquides ysont examinées!

%n raison de la grande distance entre les molécules & létat gazeux, on parle parfois détat dilatépour décrire cette phrase! A létat liquide ou solide, les molécules sont $eaucoup plusrapprochées les unes des autres et ces états sont appelés états condensés!

'! L()A) +A%-. / '"(%012L( %) (3-A)'4N0

A! Les définitions

-n gaz est un état particulier de la matire o6 les molécules ou atomes qui constituent

léchantillon de matire sont petits, comparés aux distances entre eux! "ans un gaz, lesparticules sont constamment en mouvement, se cognant contre les parois du contenant! Lacollision des particules de gaz avec les parois du contenant crée la pression dun gaz!

Létat dun gaz est défini par son volume, sa température, sa pression et sa composition! 'l estnécessaire que vous compreniez chacun de ces termes!

Le volume dun gaz est égal & celui de son contenant!

La pression dun gaz est la force exercée par les molécules gazeuses sur chaque unité desurface! 7a$ituellement, la surface est représentée par les parois du contenant! La pression se

mesure en atmosphres, en torr ou en millimtres de mercure 8mm7g9! 0achez quuneatmosphre : ;#< torr : ;#< mm7g!

La température est la mesure de lénergie cinétique! Lunité utilisée pour mesurer latempérature, lorsque lon travaille sur les gaz, est le =elvin 8>9! ?appelez1vous que > : @2 B;C!

La composition dun gaz est donnée par les quantités relatives de chaque gaz présent dans lemélange! Dour déterminer la pression partielle dun gaz particulier dans un mélange de gaz,commencez par découvrir la fraction molaire du gaz auquel vous vous intéressez! La fractionmolaire est le nom$re de moles du gaz recherché divisé par le nom$re total de moles de tousles gaz du mélange! La pression partielle dun gaz nest que la fraction molaire de ce gaz

multipliée par la pression totale du mélange gazeux!

Le terme 0)D qui est la$régé de langlais 0tandard )emperature and Dression 8température etpression standard9 est également important & connaEtre! Les conditions de 0)D sont D : F atm, ): < @2 8B;C >9!

'l doit aussi Gtre noté que, dans le cas dun gaz parfait, F mole de gaz & 0)D occupe BB,H litres!

I! La théorie cinétique moléculaire des gaz parfaits

-n gaz parfait satisfait & plusieurs conditions /

J Les gaz parfaits nont pas de volume 8cest1&1dire quils sont des points massifs ou despetites sphres dures sans volume9!



J 'ls sont dans un état constant dagitation moléculaire aléatoire!J 'ls nexercent pas de forces les uns sur les autres sauf celles qui résultent de limpact des

collisions!J 'l ne se produit aucune perte dénergie en raison du frottement 8toutes les collisions

sont élastiques9!

2! Drincipales équations des gaz

Avant détudier les équations1clé des gaz, étudiez la signification de chacune des varia$lesutilisées dans les équations!

D : la pression en atm,

) : la température en > 8température a$solue9,

K : le volume en F,

n : le nom$re de moles dun gaz parfait,

= : la constante de gaz appropriée,

? : la constante universelle du gaz parfait 8<,<BF F atmMmol > ou ,C Mmol >9

DO : poids moléculaire en gMmole

NA : nom$re dAvogadro!

-ne équation1clé & connaEtre est la loi 8ou équation détat9 du gaz parfait! La plupart des autreséquations décrivant le comportement fondamental des gaz peuvent Gtre dérivées de cette

équation!F! La loi du gaz parfait et la loi des mélanges de gaz

La loi du gaz parfait décrit le comportement de tous les gaz dans toutes les com$inaisons dequantité, de température, de pression et de volume!

a! DK : n?) 8? : constante universelle du gaz parfait9

Notez que cette équation a quatre varia$les! 2ette loi est utile, lors des calculs, quand vousavez trois valeurs connues et une valeur inconnue!

La loi des mélanges de gaz est aussi trs utile pour résoudre les pro$lmes!

0i lon vous donne un pro$lme avec un seul échantillon de gaz 8nom$re constant de moles9 oudeux échantillons de gaz contenant le mGme nom$re de moles, vous pouvez rapidementrésoudre pour les varia$les inconnues! 0i, par exemple, vous connaissez la pression, latempérature et le volume dun gaz, il est facile de connaEtre le volume du gaz si la températureet la pression varient et que cette variation est connue! )out ce que vous avez & faire estdintroduire les valeurs numériques dans léquation de la loi des mélanges de gaz 8en nou$liantpas dutiliser le =elvin comme unité de température9 /

$! DFKF')F : DBKB')B

Notez que les indices F et B font référence, respectivement, & létat initial et & létat final du gaz!



B! La loi dAvogadro

La loi dAvogadro énonce qu& température et pression constantes, des volumes égaux de gazcontiennent un nom$re égal de moles ou de molécules! Le volume dun gaz parfait estdirectement proportionnel & sa quantité de moles! "onc, K : 8n98constante9! 2ette relation peutGtre réarrangée afin de donner une équation plus utilisa$le!

K F MnF : KB MnB

Notez que les indices F et B font référence aux volumes et aux nom$res de moles de deux gaz!

C! La loi de Ioyle

La loi de Ioyle énonce que le volume dune quantité donnée dun gaz parfait est inversementproportionnel & sa pression & température constante!

"onc, K : 8FMD98constante9 ou encore DK : constante! -ne forme plus utilisa$le de cette loi estla suivante /

KF : DFDBKB

Notez que les indices F et B font référence aux états initial et final dun gaz! Le nom$re demoles de gaz et la température demeurent constants!

H! La loi de 2harles

La loi de 2harles montre que le volume dune quantité donnée dun gaz parfait est directementproportionnel & sa température a$solue, & pression constante! "onc, K : 8)98constante9 ouencore KM) : constante! -ne forme plus utilisa$le de cette loi est la suivante /

KFM)F : KBM)B

"! Les équations se référant & la théorie cinétique des gaz

La théorie cinétique des gaz, étudiée précédemment, stipule quun gaz parfait est en continuelmouvement au hasard, en ligne droite, quil occupe un volume négligea$le et a une masseponctuelle! "e plus, le gaz parfait su$it des collisions élastiques et a une énergie cinétiquemoyenne proportionnelle & la température exprimée en =elvins!

Lorsque lon comprend les principaux postulats du comportement du gaz parfait, il nest passurprenant que lénergie cinétique dun gaz parfait 8P9 soit reliée aux équations suivantes /

P : FMB mvB : 8CMB9n=) 8en Mmol9

P : 8CMB9n?) 8en Mmol9

46 m : masse Q v : vitesse moyenne Q = : constante de Ioltzmann : ?MNA Q ? : ,C Mmole1>

8dans cette formule9 Q NA : nom$re dAvogadro!

Notez que les deux équations sont similaires mais exprimées en unités différentes!

Le concept important suivant relie la vitesse & la température a$solue et au poids moléculaire

8DO9! %n se souvenant que DK : n?), alors % : CMB DK : CMB n?)!

Dour la vitesse, on trouve /



v : RC?)MDOSFMB DO en =gMmol

2ette équation donne la vitesse quadratique moyenne, qui nest pas tout & fait la mGme choseque la vitesse moyenne, $ien que cela vous donne une $onne approximation!

"aprs lanalyse précédente des concepts de vitesse et en réalisant que la vitesse de diffusion

? est directement proportionnelle & la vitesse moyenne dun gaz parfait, vous pouvez définir laloi de diffusion de +raham

%! La loi de diffusion de +raham

Le rapport des vitesses de diffusion de deux gaz est inversement proportionnel & la racinecarrée des poids moléculaires /

?FM?B : ROBMOFSFMB

Le meilleur exemple de cette loi est donné en constatant com$ien un $allon dhélium se videvite, comparé & un $allon gonflé & lair! -n $allon dhélium contient un gaz dun poids

moléculaire de H gMmol! -n $allon gonflé & lair contient un mélange de gaz mais pour des$esoins de simplification, supposons quil ne contienne que de lazote! Le poids moléculaire delazote 8NB9 est de B gMmol! ?7eM?NB : RBMHSFMB T B,5! 2e calcul montre quun $allon dhélium

se dégonflera environ deux fois et demi plus vite quun $allon gonflé dair!

U! La déviation des gaz réels de la loi du gaz parfait

-n gaz parfait est un concept hypothétique Q dans la nature, les gaz tendent & se comportercomme des gaz réels! Les gaz réels occupent un certain volume du récipient qui les contient etleurs particules exercent des forces les unes sur les autres! 2ertaines de ces forces sontattractives et dautres répulsives! Léquation des gaz de Kan der Vaals explique ces déviationsde la perfection /

WD anMKBX WK1n$X : n?)

Le terme Y aMKB Z rend compte des attractions intermoléculaires auxquelles un gaz réel estsoumis! Le terme Y $ Z exprime le volume réellement occupé par les molécules de gaz réel!2omme le volume dun gaz parfait ninclut aucune participation du volume intrinsque desmolécules, le terme Y $ Z doit Gtre retranché du volume mesuré dun gaz réel!

2ette équation est une simple modification de la loi du gaz parfait! Léquation de Kan der Vaalsdonne des résultats qui concordent $eaucoup mieux avec les résultats expérimentaux sur lesgaz réels que ne le fait léquation du gaz parfait!

%xemple 51F / -n mélange de B,H [ F<

0olution /

%tape F! Dour utiliser léquation de "alton Di : .iD), vous devez da$ord trouver la fraction

molaire de chaque gaz! "a$ord, additionnez les moles de chaque gaz pour trouver les molestotales! %nsuite, divisez les moles totales par les moles de chaque gaz /



%tape B! Appliquez la loi de "alton & chaque gaz /

DNB : .NBD) : 8<,BC98F,;5 atm9 : <,H< atmDNB4 : .NB4D) : 8<,HB98F,;5 atm9 : <,;H atm

D24B : .24BD) : 8<,C598F,;5 atm9 : <,#F atm

+! La loi de "alton des pressions partielles

2ertains de ces concepts ont été étudiés $rivement au dé$ut de ce chapitre mais cetimportant su\et mérite une explication plus détaillée!

La pression partielle est la pression quexerce un des composants dun mélange gazeux,

indépendamment des autres composants du mélange! 2omme on le montrera dans leséquations qui suivent, la pression partielle du composant 8i9 dans un mélange gazeux est égale& la fraction molaire du composant 8i9 multipliée par la pression totale 8équation B9! La sommedes pressions partielles du mélange doit Gtre égale & la pression totale 8équation C9!

J .i : fraction molaire : moleiMmoles totales

J Di : .i8D)9

J D) : DA DI D2 ! ! ! : W0omme des pressions partiellesX

%n pratique, consultez le calcul de la pression partielle utilisant la loi de "alton fourni danslexemple 51F !

?etour au dé$ut

''! L()A) L'3-'"% / L%0 U4?2%0 'N)%?O4L(2-LA'?%0

Les liquides nont pas de forme fixe ou définie parce que leurs molécules $ougent en tous sensau hasard et ne sont pas ordonnées! Les liquides sont dans un état fluide! "ans le chapitre #,certaines propriétés des fluides comme le point dé$ullition, le point de congélation, la pressionosmotique et la pression de vapeur seront étudiées! La présente section se focalise surtout surles forces qui agissent entre les molécules dun liquide! 2es forces intermoléculaires \ouent un

r]le important dans les propriétés des liquides!)rois forces intermoléculaires importantes & connaEtre sont la liaison hydrogne, lesinteractions entre dip]les et les forces de dispersion de London! Les interactions entre dip]les



et les forces de dispersion de London sont deux types de forces de Kan der Vaals!

A! La liaison hydrogne 8force ^ ;1F< =calMmol9

-ne liaison hydrogne est une force intermoléculaire qui intervient entre des molécules danslesquelles un hydrogne, lié de fa_on covalente avec 4, N ou U, est attiré par un autre atome 4,

N ou U dune autre molécule! 2es liaisons dépendent de lélectronégativité de 4, N ou U! Kousdevriez comprendre que les liaisons hydrogne se forment entre les molécules comme unrésultat du fait que latome électronégatif acquiert une charge négative partielle en attirant desélectrons des atomes du voisinage 8hydrognes9! Les atomes dhydrogne acquirent unecharge positive partielle quand leurs électrons sont Y tirés Z vers l4, N ou U électronégatif! %nconséquence, une attraction se trouve créée entre lhydrogne 8charge positive partielle9 et l4,N ou U dune molécule voisine 8charge négative partielle9!

-n excellent exemple de liaison hydrogne est montré sur la figure 51F ! Notez limportancedes charges partielles dans la création de la liaison! La figure représente deux molécules deauparticipant & une liaison hydrogne! Les liaisons hydrogne \ouent un r]le1clé dans les

propriétés de leau! 'l est certain que leau naurait pas un point dé$ullition atteignant F<< @2 sides liaisons hydrogne ne sy constituaient pas! La liaison hydrogne est une trs importanteforce intermoléculaire `

Uigure 51F! -ne liaison hydrogne entre deux molécules deau!

Uigure 51B! "eux exemples dinteractions entre dip]les! "ans les deux exemples, notezlattraction dun dip]le pour lautre!



I! Les interactions entre dip]les 8force : 5 =calMmol9

2e type dattraction intermoléculaire se produit entre des molécules polaires! 2es moléculesnont pas $esoin de posséder un atome d4, N ou U, aussi longtemps que les molécules ont undip]le! Lextrémité positive du dip]le dune molécule est attirée vers lextrémité négative duneautre molécule! La figure 51B présente deux types dinteractions entre dip]les!

2! Les forces de dispersion de London 8force : B =calMmol9

"es forces attractives existent entre des molécules qui ne paraissent pas posséder de dip]lemanifeste! 2omme les électrons sont en mouvement constant, la répartition des charges dunemolécule neutre fluctue! nimporte quel moment, une molécule peut générer un dip]letemporaire fondé sur la distri$ution de ses électrons! 2e dip]le peut créer un dip]le dans unemolécule voisine! 2es dip]les temporaires ou instantanés produisent des forces attractivesappelées forces de London ou forces de Kan der Vaals!

Les forces de Kan der Vaals tendent & augmenter avec laccroissement du poids moléculaire

dune molécule parce que le nom$re délectrons est proportionnel au poids moléculaire! 2esforces augmentent également avec la symétrie et décroissent avec la ramification de lamolécule! Notez que tous les types de molécules ont des forces de London, mGme si elles sontpolaires ou capa$les de liaisons hydrogne ou les deux!

?etour au dé$ut



6 Les équilibres d'états : changements d'états et diagrammes d'états

NA

Ce court chapitre est une étude des états (ou phases) et des diagrammes d'états !endant que"ous étudie# ce su$et% pense# & la représentation graphique des concepts

L'état phsique d'un composé dépend de la température et de la pression : leurs "ariationsconduisent & des changements d'états% qui sont tou$ours ré"ersibles% donc en équilibre Lesdiérents changements d'états d'un composé sont montrés au moen de l'utilisation d'undiagramme d'états

* +N, -A!*., /0+., .,1 12L*.,1

A"ant d'aborder les changements d'états% un rapide rappel sur la notion de solide estnécessaire +n solide a une orme déinie qui est résistante au changement 3 une températuredonnée% un solide a un "olume et une densité i4es Les deu4 tpes principau4 de solides sontles solides amorphes et les solides cristallins

A Les solides amorphes

Les atomes% molécules ou ions qui constituent un solide amorphe se présentent en positionsaléatoires La disposition des particules du solide ne suit aucun schéma organisé +n bone4emple de solide amorphe est le "erre

5 Les solides cristallins

Les atomes% molécules ou ions qui constituent un solide cristallin% ont un schéma répétiti caractéristique Les solides métalliques (e4 : le er% l'aluminium)% les solides moléculaires (e4 :

le sucre)% les solides & réseau co"alent (e4 : le diamant) et les solides ioniques (e4 : NaCl) ensont les principau4 e4emples

-etour au début

** L,1 CAN7,8,N01 .'/0A01

Le moen le plus rapide d'étudier ce su$et est de regarder le tableau 69: Cette relationsimple montre les transitions qui se produisent entre les diérents états de la mati;re ,npartant de la phase d'énergie la plus basse (solide) et en a$outant de l'énergie% l'entropie (lecaract;re aléatoire) augmente% de la chaleur est absorbée et% généralement% le "olume molaire

augmente Ce processus "ous am;ne & la phase liquide 3 mesure que de l'énergie est encorea$outée% la phase liquide peut subir un changement d'état "ers la phase ga#euse Cechangement est également associé & une augmentation de l'entropie et & une e4pansion du"olume

-etour au début

*** L,1 .*A7-A88,1 .'/0A01

Le diagramme d'états est important car il "ous permet de prédire la phase d'une substanced'apr;s sa température et sa pression Le diagramme est unique pour une substance donnée et

présente trois états d'une substance représentés en onction de la température et de lapression +n diagramme d'états classique est représenté sur la (igure 69: Le liquide est igurédans la région A% le ga# en 5 et le solide en C



<igure 69 +n diagramme d'états

*l est important de conna=tre plusieurs termes La ligne séparant le solide et le ga# (ligne .9,)est la ligne de sublimation qui représente la position o> le solide et le ga# sont en équilibre Laligne séparant le liquide et le solide (ligne ,9<) est la ligne de congélation ou de usion qui

représente la position o> le solide et le liquide sont en équilibre La ligne séparant le liquide etle ga# (ligne ,97) est la ligne de "aporisation qui représente l'équilibre entre la "apeur et leliquide

,n déiniti"e% le point , est le triple point o> solide% liquide et ga# sont en équilibre

0ableau 69 Changements d'états : 1olide ? Liquide ? 7a# Les caractéristiques dans cette

direction (?) :

a) L'entropie augmente

b) .e la chaleur est absorbéec) Le "olume molaire augmente (une e4ception : la onte de la glace entra=ne une

diminution du "olume molaire)

d) L'ébullition se produit quand la pression de "apeur est égale & la pressionatmosphérique

-etour au début

*@ !2*N0 ., C2N7/LA0*2N% !2*N0 ., <+1*2N% !2*N0 .'/5+LL*0*2N ,0 !2*N0 .,



1+5L*8A0*2N

Les déinitions des termes sui"ants sont importantes & conna=tre +n composé peut changerd'état (phase) pour de nombreuses combinaisons de température et de pression mais les"aleurs normales ont été répertoriées en tableau récapitulati & la pression atmosphérique

Le point de congélation est la température% & la pression atmosphérique% & laquelle un liquidepasse & la phase solide

Le point de usion est la température% & la pression atmosphérique% & laquelle un solide passe &la phase liquide

Le point d'ébullition est la température% & la pression atmosphérique% & laquelle un liquidede"ient un ga# 3 ce point% la pression de "apeur est égale & la pression ambiante

Le point de sublimation est la température% & la pression atmosphérique% & laquelle un solide setransorme en ga#

-etour au début



7 La chimie en solution

NA

La plupart des travaux de chimie impliquent des composés en solution. La compréhension de lachimie en solution est importante non seulement en chimie générale, mais également pour les

sciences de la santé, les études sur l'environnement, les analyses qualitatives et quantitatives,ainsi que pour de nomreux syst!mes iologiques.

". L#$ %&"N"(")N$ #( L#$ *)N*#($

A. -uelques déinitions importantes

/ne solution est un mélange homog!ne de deux sustances 0ou plus1. Le plus souvent, les ga2et les solides sont dissous dans des liquides. Le liquide dans lequel une sustance est dissouteest le solvant. *onsidérons la solution otenue en dissolvant du sel dans l'eau. Le sel est lesoluté et l'eau est le solvant.

La molalité est déinie comme les moles du soluté dissoutes par 3ilogramme de solvant. $i 4moles de sucre 0le soluté1 sont dissoutes dans un 3ilogramme d'eau, la molalité est 4 m 0molal1.La molalité est une unité de mesure de la concentration importante pour déterminer lespropriétés qui dépendent du nomre de particules en solution. *es propriétés colligativesseront étudiées dans la prochaine section.

Les composés ioniques se dissolvent pour ormer plus d'une particule par molécule de soluté.%ans ces cas, on utilise la molalité colligative 0mc1 5

6olalité colligative mc im

%ans cette onction, i représente le nomre de particules dans lequel le composé ionique sedissout 0ex. 5 Na*l 4, 6g0)814 91 et m représente la molalité.

Les solutions misciles sont des mélanges de deux solutions polaires 0par ex. 5 eau et alcool1, oude deux solutions non polaires 0par ex. 5 tétrachlorure de carone et en2!ne1 constituant dessolutions homog!nes monophasiques.

Les solutions non misciles sont des mélanges d'un liquide polaire et d'un liquide non polaire0par ex. 5 eau et tétrachlorure de carone1 constituant une solution iphasique.

Les solutions idéales sont des solutions respectant la loi de :aoult 0 A ;<A = > ;<>1. %ans

ces solutions, le soluté et le solvant sont chimiquement similaires, de sorte que les orcesintermoléculaires solvant?soluté sont aussi puissantes que les orces intermoléculaires solvant?solvant ou les orces intermoléculaires soluté?soluté. Les solutions non idéales sont celles quine suivent pas la loi de :aoult.

>. -uelques concepts importants 5 les ions en solution

our comprendre les solutions, vous deve2 vous représenter ce qui se produit au niveaumoléculaire.

*onsidérons un composé ionique qui se dissocie pour produire des anions et des cations.-uand des composés ioniques sont en solution dans l'eau, les corps produits sont



haituellement des ions individuels 0provenant du solide sous orme cristalline1 entourés demolé?cules d'eau. :emarque2 sur la igure 7?@ que les molécules d'eau sont organisées detelle sorte que l'extrémité négative du diple résultant 0l'atome d'oxyg!ne1 est orientée vers lescations 0Na=1 et que l'extrémité positive du diple résultant 0les atomes d'hydrog!ne1 estorientée vers les anions 0*lB1. *ette disposition aide C dissoudre le solide ionique et explique lasoluilité dans l'eau de nomreuses sustances ioniques.

igure 7?@. La dissolution d'un composé ionique dans l'eau.

$i les composés ioniques peuvent se dissoudre d'une mani!re semlale C celle qui est montréesur la igure 7?@ , qu'en est?il des composés covalents D *ontrairement aux composésioniques, les composés covalents ne se dissolvent généralement pas en se dissociant. Lesliaisons covalentes, étant moins polarisées, n'exercent pas une attraction sur les molécules

d'eau au point que les molécules d'eau viennent remplacer les liaisons covalentes. %'autre part,les composés ioniques se dissocient parce que l'interaction orte entre les cations et les anionspeut Etre remplacée par de nomreuses interactions plus ailes entre les ions et les diples



des molécules d'eau.

:etour au déut

"". L#$ :):"&(&$ *)LL"FA("G#$

/ne propriété colligative d'une solution se déinit comme toute propriété qui varie en onctiondu nomre de particules du soluté présentes dans un volume donné de solution. L'identité dusoluté est sans importance H

*e paragraphe étudie quatre propriétés colligatives spéciiques.

A. La pression de vapeur ou pression vapeurIsolution 0loi de :aoult1

-uand un soluté 0non volatil1 est dissous dans un solvant 0volatil1, la pression de vapeur de lasolution est inérieure C la pression de vapeur du solvant pur.

La valeur de la diminution de la pression de vapeur J est le produit de la raction molaire de

soluté non volatil 0<>1 par la pression de vapeur du solvant pur 0A;1

%iminution de la pression de vapeur du solvant pur5 K <>A;

La igure 7?4 montre ce qui se passe quand la raction molaire du solvant diminue 0de droiteC gauche1. )n peut s'attendre C ce que le solvant pur ait la pression de vapeur la plus grande.Lorsque l'on aoute du soluté et que la raction molaire du solvant diminue, la pression devapeur décroMt.

igure 7?4. L'aaissement de la pression de vapeur en onction de la diminution de la ractionmolaire du solvant.



:appele2?vous que la somme des ractions molaires @ et que la diminution de la pression devapeur est égale C la pression pure moins la pression de vapeur de solvant au?dessus de lasolution 0A1. "l est logique que la pression de vapeur au?dessus de la solution, A, soit le produit

de la raction molaire de solvant 0<A1 et de la pression de vapeur du solvant pur 0A;1. *ette

importante relation est connue sous le nom de loi de :aoult.

A <AA; 0loi de :aoult1

L'exemple 7?@ montre comment vous pouve2 utiliser la loi de :aoult pour résoudre lesprol!mes.

A pression de vapeur du solvant sur la solution

<A raction molaire du solvant

A; pression de vapeur du solvant pur

#xemple 7?@ 5 La pression de vapeur de l'eau pure est de 9O torr C 7P ;*. $i l'on dissout O,@ molde sucrose dans O g d'eau pure C 7P ;*, quelle est la pression de vapeur de la solution D

$olution 5

Nous utilisons la loi de :aoult, A <AA;

mol84) 0O g1Q0@ mol84)1I0@P g 84)1R 4,P mol 84)

A 0O,S7109O torr1 9TO torr

>. L'élévation du point d'éullition

-uand on aoute un soluté non volatil C une solution, le point d'éullition de la solution s'él!ve.L'élévation du point d'éullition 0K(1 d'une solution est directement proportion?nelle C la

molalité 0pas la molarité1 du soluté.

K( i3m

K( élévation du point d'éullition

i nomre de particules en lequel le soluté se dissocie lorsqu'il est dissous dans le solvant

3 constante caractéristique du solvant 8, exprimée en ;*.3g.mo@B@

m molalité

lus grande est la concentration du soluté aoutée au solvant pur, plus élevé est le pointd'éullition de la solution. Aouter du sel C de l'eau pure él!ve le point d'éullition. lus vousdissolve2 de sel dans de l'eau et plus le point d'éullition est élevé.

-uand un soluté qui se dissocie en solution est aouté, chaque particule dissociée doit Etreprise en compte. $i on aoute du glucose C de l'eau, il ne se dissocie pas. /ne valeur de @ sera



donnée C U i V pour le glucose dans cette équation. $i le soluté était Na*l, il se dissou?draitdans l'eau, ormerait deux particules et vous donnerie2 une valeur de 4 C U i V dans cetteéquation.

*omme il a été mentionné précédemment, 3 est une constante du solvant. our l'eau, la

valeur numérique de la constante est O,4. Ne vous préoccupe2 pas de mémoriser ces

constantes. %ans les prol!mes de chimie générale, la valeur de 3 est haituellement don?née. L'exemple 7?4 présente un calcul classique de l'élévation du point d'éullition5

#xemple 7?4 5 4,O g de Na*l a été dissous dans @OO g d'eau. -uel est le point d'éullition qui enrésulte D

$olution 5

Nous utilisons l'équation de l'élévation du point d'éullition, K( i3m. Note2 qu'Na*" se

dissocie en 4 particules. Nous allons prendre en compte le terme U i V de la premi!re équation 5

K( 0O,WPT mol I 3g10O,4 3g ;* I mol1 O,9W ;*

( O,9W ;* =@OO,OO ;* @OO,9W ;*

*. L'aaissement du point de congélation

L'aaissement du point de congélation est similaire au concept d'élévation du point d'éullition.Les solutions ont un point de congélation plus as que les solvants purs. La variation du pointde congélation est directement proportionnelle C la molalité du soluté.

K(m Bi3 m

K(m aaissement du point de congélation

i nomre de particules en lequel le soluté se dissout dans le solvant

3 constante du point de congélation

m molalité de la solution

lus haute est la concentration du soluté, plus as est le point de congélation. La constante

d'aaissement du point de congélation pour l'eau est de @,PW ;*.3g.molB@, ce qui signiie quechaque mole de soluté par 3ilogramme d'eau aaisse le point de congélation de @,PW ;*. /neapplication pratique de l'aaissement du point de congélation est le salage des routes et destrottoirs durant les mois d'hiver. *ela aaisse le point de congélation de l'eau et diminue laormation de glace. /n autre on exemple est l'aout d'antigel dans le radiateur d'une voiturepour aaisser le point de congélation de l'eau du radiateur.

%. La pression osmotique

Le terme décrit la pression qu'il serait nécessaire d'appliquer C une solution pour empEcher le

passage de molécules depuis le solvant pur vers la solution, C travers une memrane semi?perméale.

ression osmotique 0nIG1:( 6:(



n nomre de moles de soluté

G volume de la solution 0en litres1

: constante du ga2 parait

( température Xelvin

6 nIG ou concentration molaire du soluté our voir si vous comprene2 la pressionosmotique, reporte2?vous C l'exemple 7?9 .

#xemple 7?9 5 )n vous donne deux solutions de particules A et > séparées par une memranesemiperméale C travers laquelle A peut passer mais pas >. -ue va?t?il se passer D

$olution 5

Les particules de la solution A vont diuser vers le cté oY la concentration des particules > est

la plus grande usqu'C ce que la pression de diusion 0U pression osmotique V1 soit équiliréepar l'augmentation de la résistance hydrostatique. La pression osmotique est directementproportionnelle C la diérence des concentrations des particules > de part et d'autre de lamemrane.

:etour au déut

""". LA $)L/>"L"(& #( X$

La soluilité est la quantité de soluté qui se dissout dans une quantité ixe de solvant de aZon Cormer une solution saturée 0en équilire1. La soluilité varie avec la température. Les

composés polaires ou chargés 0ions1 sont haituellement solules dans les solvants polaires0par ex. 5 l'eau1.

A. Les unités de concentration

Les calculs st[chiométriques peuvent aussi Etre eectués pour les corps en solution. Les unitésde concentration qui suivent aident C étalir le lien st[chiométrique. La molarité est le nomrede moles de soluté par litre de solution. La molalité est le nomre de moles de soluté par3ilogramme de solvant. La normalité est le nomre de moles d'équivalents par litre de solution./n équivalent d'acide est @ mole d'ions 8= et un équivalent de ase est @ mole d'ions )8B.

Les équivalents sont déterminés selon les indications suivantes 5

\ 8= si le corps concerné est un acide 0par ex. 5 84$)T a 4 équivalents d'8= et 89)T a 9

équivalents d'8=1.

\ )8B si le corps concerné est une ase 0par ex. 5 Na)8 a un équivalent de )8B

cependant que >a0)814 a 4 équivalents de )8B1.

>. La constante de produit de soluilité 0Xps1 et la ormule de l'équilire

Les prol!mes de chimie générale demandent souvent de prédire si une solution va précipiterou non et si une solution est saturée ou non. /ne relation utile C connaMtre est la constante de

produit de soluilité ou Xps. Le symole Q R représente la concentration en moles par litre.

&tant donné une équation de dissolution d'un solide ionique dans l'eau 5



Ax>y0s1 ] xA= 0aq1 = y>B0aq1

Xps se déinit comme suit 5

Le Xps QA=RxQ>BRy

Le Xps peut Etre utilisé pour prédire quand la précipitation se produira. *omme le Xps

représente la valeur maximum du produit ionique, tout produit ionique calculé supérieur C Xps

signiie que la précipitation va se produire.

*onsidérons un solide ionique, comme Na*l, qui se dissocie dans l'eau. La concentration del'ion sodium multipliée par l'ion chlorure est la ormule de l'équilire pour cette dissociation. $ile produit de la concentration des ions sodium et chlorure dépasse le X ps donné pour cette

réaction, Na*l va précipiter. $i l'expression d'équilire est inérieure C Xps, la précipitation ne se

produira pas. /n autre élément d'inormation utile 5 plus le Xps est élevé et plus l'élément est

solule.

*. La quantiication de la soluilité

Gous aure2 peut?Etre C résoudre des prol!mes simples de soluilité. *es prol!mesconcernent un solide dissous C saturation dans l'eau. )n pourrait vous demander de calculer laconcentration des ions dans un tel syst!me. Assure2?vous touours que les solutions sont Cl'équilire. %es mots comme U saturé V ou U soluilité V sous?entendent l'équilire 0 exemples

7?T et 7?N 1.

%. L'eet de l'ion commun

La soluilité d'un sel est diminuée si un ion de ce sel est déC présent dans la solution. *e

principe est connu sous le nom d'eet de l'ion commun. renons comme exemple l'addition deX*l C une solution contenant Na*l. La soluilité de X*l est alors moindre qu'C l'accoutuméeparce que la solution contient une source d'ions *lB. L'ion *lB, dans ce cas, est appelé U l'ioncommun V. La présence de l'ion commun diminue la soluilité de X*l.

#n général, l'aout d'un ion A= ou >B 0comme partie d'un autre composé1 C la mEme solutiondiminue la soluilité de A etIou de > et conduit plus de A> C précipiter. *es variations peuventEtre prédites en appliquant le principe de Le *hatelier 0voir chapitre @41. our mieuxcomprendre l'eet de l'ion commun, reporte2?vous C l'exemple 7?W .

#xemple 7?T 5 *alcule2 la soluilité de Ag*l et estime2 les concentrations des ions dans la

solution saturée. Le X

$olution 5 %éinisse2 ^ comme la quantité de solide qui se dissout en moles par litre.

@. &crive2 la réaction de dissolution 5

Ag*"0s1]Ag=0aq1 = *lB0aq1

4. %resse2 un inventaire dans lequel " concentration initiale des ions avant toute dissolutiondu solide, * variation des quantités durant la réaction et # concentrations C l'équilire. La

quantité initiale de solide est hors suet puisque la solution est saturée par lui et qu'il avait doncune activité unitaire 5

Ag*l0s1] Ag= = *lB



" O O

* B x = x = x

# B B B B B x x

9. "ntroduise2 les valeurs dans l'équation de Xps et résolve2 pour ^ 5

Xps QAg=RQ*lBR QxRQxRx4 @OB@O

x @OB, donc la soluilité @OB 6 et QAgR= Q*lRB @OB 6

#xemple 7? 5 *onsidére2 qu'il a été aouté asse2 d'un solide hypothétique A

$olution 5


A4>0s1 ] 4A=0aq1 = >4B_0aq1

4. %resse2 un taleau d'inventaire approprié 5

A4>0s1 4A= = >4B

" O O

* B x = 4x = x

# 4x x

9. &crive2 l'équation de Xps 5

XpsQA=R4Q>4BR 04x140x1 Tx9

T. #t maintenant la partie diicile 5 réalise2 que, puisque la concentration de A est connue, vousconnaisse2 la valeur de 4x. 4x O,OOO4 6, donc ^ O,OOO@ 6. Gous pouve2 maintenantintroduire les valeurs dans l'équation ci?dessus et résoudre pour Xps 5

Xps T0O,OOO@19 T0@OBT19 T ^ @OB@4

#xemple 7?W 5 -uelle serait la soluilité de Ag*" dans O,@ 6 de Na*" D *omment cette valeurestelle comparale aux résultats otenus dans l'exemple 7?T D

$olution 5




Ag*l0s1 ] Ag=0aq1 = *lB0aq1

4. %resse2 le taleau d'inventaire approprié 0note2 la diérence H1 @,O 6 de Na*" se dissociepour donner @ mole d'ions *lB.

Ag*l0s1 Ag= = *lB

" O @,O

* B x = x = x

# x @,O = x

9. &crive2 l'équation de la constante d'équilire Xps 5

XpsQAg=RQ*"BR 0x10@,O = x1 @OB@O

T. :ésolve2 pour x. Gous pouve2 admettre que ^ est petit par rapport C @,O 6 et que laconcentration de *lB peut Etre considérée comme étant @,O 6.

Xps ^ @OB@O 6 QAg=R

$ans la présence de chlorure, la concentration de Ag= est @OB, ce qui est @O ois plusconcentré. Gous pouve2 constater que l'eet de l'ion commun est de diminuer grandement lasoluilité d'un composé.

#. Nomenclature, ormules et charges de quelques ions communs

Le taleau 7?@ réunit quelques ions communs.

Nom 'ormule *harge

Ammonium N8T =@

6ercure 8g4 =4

*aronate *)9 B4

*hlorate *l)9 B@

*hromate *r)T B4

*yanure *N B@

%ichromate *r4)7 B4

%ihydrog!ne phosphate 84)T B@

*aronate d'hydrog!ne 0icaronate1 8*)9 B@

hosphate d'hydrog!ne 8)T B4



$ulate d'hydrog!ne 0isulate1 8$)T B@

8ydroxyde )8 B@

Nitrate N)9 B@

Nitrite N)4 B@

ermanganate 6n)T B@

eroxyde O4 B4

hosphate )T B4

$ulate $)T B4

$ulite $)9 B4

(hiocyanate $*N B@

:etour au déut



8 Les acides et les bases

NA

La compréhension des réactions acide-base est l'un des aspects les plus importants de lachimie. Trois systèmes sont utilisés pour classifier les acides et les bases et chacun de ces

systèmes a ses propres avantaes. !e chapitre propose une étude de chacun de ces différentssystèmes de classification" en m#me temps $u'un abord d'autres concepts ma%eurs. &ssaye decomprendre les aspects aussi bien $ualitatifs $ue $uantitatifs de ce su%et.

(. L&) )*)T+,&) A!(&)-A)&)

A. Les trois systèmes acides-bases

/. Acides-bases d'Arrhénius

La plus ancienne et la plus simple définition des acides et des bases est la définitiond'Arrhénius. 0n acide d'Arrhénius est une substance $ui se dissocie dans l'eau en formant 12"

une base d'Arrhénius est une substance $ui se dissocie dans l'eau en formant 314. !ettedéfinition des acides-bases a été dépassée par la définition plus féconde des acides et des basesde r5nsted-Lo6ry.

7. Acides-bases de r5nsted-Lo6ry

0n acide de r5nsted-Lo6ry est un corps $ui donne des protons 129. 0ne base de r5nsted-Lo6ry est un corps $ui ane - ou accepte - des protons. ans l' e:emple 8-/ " l'eau ait commeun acide de r5nsted-Lo6ry en donnant un proton ; l'ammoniac. L'ammoniac se comportecomme une base de r5nsted-Lo6ry en acceptant le proton. es acides et bases con%uuéssont formés voir leur étude dans la partie suivante de ce chapitre9.

<. Acides-bases de Le6is

0n acide de Le6is est un corps $ui accepte des électrons. 0ne base de Le6is est un corps $uidonne des électrons. Le système de Le6is est utile pour classifier les réactions $ui se produisentdans d'autres solvants $ue l'eau ou dans des situations o= il n'y a pas de solvant. 0ne réactionacide-base de Le6is est présentée dans l'e:emple 8-7 .

. L'ionisation de l'eau

/. La définition de >6

La constante de dissociation >6 est une mesure de la tendance de l'eau ; se dissocier en 12 et

314. ?uantitativement" c'est une mesure de la stabilité de l'eau elle a une valeur constante de/"@ /@4/B ; la température de la pièce.

173 C 12 2 314 >6 D E12FE314F D /"@ /@4/B

!omme l'eau n'apparaGt pas dans la formule de la constante d'é$uilibre" >6 est souvent

considéré comme un produit ioni$ue" tout comme >ps. &n considérant la petite valeur

numéri$ue de >6" note $ue l'eau n'a pas tendance ; se dissocier et $u'elle est donc stable.



7. La définition du p1

Le p1 et le p31 de l'eau pure s'énoncent ainsi H

p1 D 4 lo/@E12F p31 D 4 lo/@E314F

Le p1 de l'eau pure est de I ; la température ambiante. Les solutions acides ont un p1 J I alors$ue les bases ont un p1 K I ; température ambiante.

!. Les acides et bases con%uués

éfléchisse ; ce $ui se passe dans une réaction acide-base de r5nsted-Lo6ry. ?uand un acidede r5nsted-Lo6ry donne un proton" il perd son proton et devient une base con%uuée de cetacide. ?uand une base de r5nsted-Lo6ry ane un proton" perdu par son acide d'oriine" elleest transformée en un acide con%uué de cette base.

ans la fiure 8-/ " 1A" un acide faible" a donné un proton ; l'eau. 1A devient donc la basecon%uuée A4. ?uand l'eau accepte un proton" elle ait comme une base de r5nsted-Lo6ry et

forme son acide con%uué" 1<32. Note $ue les paires d'acide-base con%uués ne diffèrent $uepar un seul proton.

Miure 8-/. La formation de paires d'acide-base con%uués.

etour au début

((. LA M3!& A!(&-A)&

A. Les acides et les bases forts

Les acides forts et les bases fortes se dissocient complètement en solution a$ueuse.

Acide fort H 1 2 173 C 1<32 2 4

ase forte H *31 C *2 2 314

?uand les réactions de dissociation sont allées %us$u'; leur terme" il n'y a pas de concentration



mesurable de 1 ou de *31 O tout l'acide et toute la base se sont complètement dissociés. Lesconcentrations de 1<32 et de 314 sont éales au: concentrations de départ de l'acide et de la

base.

&tudie les acides et bases forts répertoriés dans le tableau 8-/ . !ette connaissance vousaidera ; déterminer si" oui ou non" un acide ou une base est complètement dissociée9.

!onnaGtre les conditions de dissociation vous permettra de résoudre des problèmesconceptuels ou des problèmes au cours des calculs.

Acides forts ases fortes

1!l3B Acide perchlori$ue La plupart des hydro:ydes des roupes ( et ((dont H

1N3< Acide nitri$ue Li31 1ydro:yde de lithium

17)3B Acide sulfuri$ue premier proton9 Na31 1ydro:yde de sodium

1!( Acide chlorhydri$ue >31 1ydro:yde de potassium

1r Acide bromhydri$ue !a3197 1ydro:yde de calcium

1( Acide iodhydri$ue

. Les acides faibles

P la différence des acides forts" les acides faibles ne sont $ue partiellement dissociés dans l'eau.0n acide faible comme l'acide acéti$ue n'est dissocié $ue de moins de 7 Q dans l'eau. Rouspouve écrire la réaction de dissociation acide ionisation9 suivante pour les acides faibles dansl'eau H

1A 2 173 S 1<32 2 A4

/. La constante d'ionisation acide constante d'acidité9

!omme pour les autres réactions d'é$uilibre" vous pouve écrire une formule d'é$uilibre"appelée formule d'ionisation acide avec la constante d'ionisation acide constante d'acidité H >a9

correspondante H

0n a U a été a%outé ; la constante d'é$uilibre pour vous rappeler $ue > a est une constante de

dissociation acide-base. Note $ue 173 /9 n'apparaGt pas dans l'e:pression pour >a et peut #tre

inoré. L'e:emple 8-< vous montre comment calculer >a.

Les acides avec des valeurs de >a élevées sont plus forts $ue ceu: ayant de petites valeurs de

>a. !onsidére l'acide chloroacéti$ue >a D /"<V /@4< ,9. 3n peut s'attendre ; ce $ue l'acidechloroacéti$ue soit plus fort $ue l'acide acéti$ue >a D /"IB /@4W ,9 puis$ue l'acide

chloroacéti$ue a une valeur de >a plus élevée.



Les acides forts ont des valeurs de >a supérieures ; /. Les acides faibles ont des valeurs de >a

considérablement inférieures ; /.

(l est souvent plus commode de comparer le p>a des acides" le$uel est défini par l'é$uation

suivante H

p>a D 4 lo >a

&:emple 8-< H A l'é$uilibre" on mesure $u'une solution a$ueuse d'acide chloroacéti$ue de@"@W@ ," !(!1

)olution H

/. Xcrive la réaction H

!(!17!331 2 173 S 1<32 2 !(!17!334

7. Xcrive l'e:pression de >a H

<. étermine les concentrations ; l'é$uilibre H

E1<32F D E!(!17!334F D I"WI /@4< ,

E!(!17!331F D @"@W@ , 4 I"WI /@4< , D @"@B7 ,

Ylus le p>a est petit" plus l'acide est fort. !onsidérant l'e:emple précédent de l'acidechloracéti$ue" on peut s'attendre ; ce $ue l'acide chloracéti$ue ait un p>a plus petit parce $ue

c'est l'acide le plus fort des deu: le p>a de l'acide chloracéti$ue est de 7"8I et celui de l'acide

acéti$ue de B"IV9.

7. Le calcul du p1 des solutions d'acides faibles

?uand vous calcule le p1 d'une solution d'acide faible" vous pourrie souhaiter établir untableau des concentrations semblable ; celui $ue vous utilise pour les problèmes de solubilité.Le tableau 8-7 présente la réaction énérale.

!oncentration 1A 2 173 S 1<32 2 A4

(nitiale * 4 @ @

!hanement 4 4 2 2

X$uilibre *- 4

ésormais" vous pouve introduire" dans la formule de l'é$uilibre" les valeurs $ue vous ave



notées dans le tableau H

ans l'étape suivante" résolve pour . Rous pouve utiliser l'é$uation $uadrati$ue ou simplifierl'é$uation en faisant une appro:imation. L'appro:imation $ui doit #tre faite est $ue est petit

comparé ; *. ?uand est petit par rapport ; *" * - est ; peu près éal ; * H

L'e:emple 8-B montre un problème typi$ue concernant un acide faible.

!. Les bases faibles

Les bases faibles" ; la différence des bases fortes" ne se dissocient habituellement pas pourformer de l'hydro:yde. Les bases faibles se comportent comme accepteurs de protons" enaccord avec définition des bases de r5nsted-Lo6ry.

L'eau ait comme donneur de protons" produisant de l'hydro:yde. Rous pouve écrire uneé$uation de protonation U d'une base en utilisant l'une ou l'autre de ces deu: formules H

2 173 S 12 2 314

4 2 173 S 1 2 314

!omme pour les acides faibles" l'é$uilibre est nettement déplacé vers la auche et vous ledécrire avec une formule d'é$uilibre d'ionisation basi$ue.

&:emple 8-B H La valeur de >

)olution H

&tape /. &tablisse' une table H

éaction 1!l3 2 173 S 1<32 2 !l34

E&tat initialF @"/ , @ @

E!hanementF 4 2 2

EX$uilibreF @"/ ,4

&tape 7. Maites l'hypothèse $ue est inférieur ; @"/ , et écrive l'e:pression de >a H

&tape <. ésolve pour H

D W"B /@4W,

&tape B. !alcule le p1 H



p1 D 4lo W"B /@4W , D B"7V

/. La constante d'ionisation basi$ue constante de basicité U9

La constante d'ionisation basi$ue >b est analoue ; la >a" bien $ue le b U soit a%outé afin de

souliner $ue la constante d'ionisation concerne la base. !onsidérant les é$uations / et 7" les

e:pressions de >b" prendraient la forme suivante H

Tout comme pour >a" plus >b est élevé et plus la base est forte. Rous pouve aussi utiliser p>b

pour une comparaison plus facile.

p>b D 4lo >b

Ylus le p>b est petit et plus la base est forte. Yar e:emple" l'ammoniac a un p>b de B"IB" alors

$ue l'eau a un p>b de I. onc" l'ammoniac est une base plus forte $ue l'eau.

&n solution a$ueuse" deu: importantes relations sont vraies ; 7W Z! H

a. p1 2 p31 D /B. !ette relation est dérivée de l'e:pression de >6.

b. >a>b D >6. !ette relation est vraie pour n'importe $uelle paire d'acide-base con%uués et

peut #tre démontrée simplement en substituant EA4FE12F[E1AF ; >a et E1AFE314F[EA4F ; >b.

7. Le calcul du p1 d'une solution a$ueuse d'une base faible

!e calcul se fait de fa\on similaire ; celui concernant l'acide faible. )uppose $ue la $uantitéd'314 formée ; l'é$uilibre est petite. Your une réaction énérale de base" vous pouve

construire le tableau ci-dessous tableau 8-< 9 H

2 173 S 12 2 314

Léaction 2 173 S 12 2 314

&tat initial * 4 @ @

!hanement 4 4 2 2

X$uilibre *4 4

,aintenant" écrive l'e:pression de >b et introduise les valeurs tirées du tableau. )uppose"

puis$ue vous ave affaire ; une base faible" $ue sera petit et donc $ue * 4 D *. La valeur de>b devrait #tre H

L'e:emple 8-W montre comment travailler avec les problèmes concernant les bases faibles.

&:emple 8-W H !alcule le p1 d'une solution a$ueuse de @"/ , d'ammoniac" l'ammoniac ayant



un >

)olution H

&tape /. &tablisse' une table H

éaction N1< 2 173 S N1B2 2 314

E&tat initialF @"/ @ @

E!hanementF 4 2 2

EX$uilibreF @"/4

&tape 7. Maites l'hypothèse $ue est inférieur ; @"/ , et écrive l'e:pression de >b H

&tape <. ésolve pour H

D /"</@4< ,

&tape B. !alcule le p1 un raccourci pour trouver le p1 d'une solution basi$ue utilise larelation suivante" dé%; présentée auparavant9 H

p31 2 p1 D /B et p1 D /B 4 p31

p31 D 4 lo 314 D 4 lo/"< /@4<9 , D 7"8I

p1 D /B"@@47"8I D //"/<

. L'acidité ou la basicité des solutions a$ueuses de sels

L'hydrolyse est la réaction d'un sel provenant de l'acide ou base con%uués d'un acide ou d'unebase faibles" respectivement9 avec l'eau" donnant une solution acide ou basi$ue. appele-vous$ue la base con%uuée de l'acide faible 1A est A4 et $ue l'acide con%uué de la base N1< est

N1B2.

/. La constante d'hydrolyse

!e concept est similaire au concept d'association basi$ue. L'hydrolyse a une constantecaractéristi$ue appelée >h $ui est la m#me $ue >a si le sel contient l'acide con%uué d'une base

faible ou la m#me $ue >b si le sel contient la base con%uuée d'un acide faible. !ette constante

mesure la tendance d'un acide con%uué ou d'une base con%uuée ; s'associer ; l'eau. Roici dese:emples de ce concept H

)olution acide H N1B2 2 173 S 1<32 2 N1<

l'ion ammonium se comporte comme un acide9

>a D EN1<FE1<32F[EN1B2F D >6[>b.



)olution basi$ue H !N4 2 173 S 1!N 2 314

l'ion cyanure se comporte comme une base9

>b D E314FE1!NF[E!N4F D >6[>a.

Les ions charés néativement se comportent habituellement comme des bases et les ionscharés positivement se comportent habituellement comme des acides e:emple 8-V 9.

&:emple 8-V H Trouver le p1 d'une solution de /"@ , de NaA.

>a pour 1AD /"@ /@4V.

/. Xcrive la réaction d'hydrolyse d'une base dans l'eau H

A4 2 173 S 1A 2 314

7. -resse' un inventaire H

éaction A4 2 17

3

S 1A 2 314

E&tat initialF /"@ @ @

E!hanementF 4 2 2

EX$uilibreF /"@4

>b D >6[>a D E1AFE314F[EA4F D 99[/ 4 9 D /"@ /@48

onc" D /"@/@4B ," p31 D B et p1 D /@

7. Le calcul du p1 de solutions d'acides faibles ou de bases faibles et de leurs sels

Le calcul du p1 de solutions contenant soit un acide et sa base con%uuée" soit une base et sonacide con%uué de différentes oriines n'est pas plus compli$ué $ue n'importe $uel autre calcul.La différence principale réside dans le fait $ue les concentrations initiales des deu: corps ont

maintenant une valeur différente de éro e:emple 8-I 9.

etour au début

(((. L&) T(TAT(3N) A!(&-A)&

A. Les courbes de titration

?uand des acides ou des bases forts réaissent les uns avec les autres ou avec des acides oubases faibles" une réaction $uantitative" irréversible pour l'essentiel" a lieu. La titration est lamesure du volume de solution d'un réactif $ui est nécessaire pour réair complètement avec

une $uantité connue d'un autre réactif. )i vous titre un volume connu d'un acide ou d'unebase inconnus forts ou faibles9 avec une $uantité connue d'un acide fort ou d'une base forte"vous pouve utiliser la relation suivante pour calculer la concentration inconnue H



&:emple 8-I H !alcule le p1 d'une solution de /"@ , de N1

Le >b de l'ammoniac est /"8 /@4W.

/. Xcrive la réaction d'hydrolyse basi$ue H

N1<2173 S N1B2 2 314

7. resse un inventaire approprié H

N1< 2 173 S N1B2 2 314

E(F /"@ @"/ @

E!F 4 2 2

E&F / 4 @"/ 2

<. ésolve pour et réponde ; la $uestion posée H

>b D E314FEN1B2F[EN1<F D @"/ 2 :9:9[/ 4 :9 D /@4W ,

&n nélieant par comparaison avec / et avec @"/" l'é$uation se réduit ; @"/99[/9 D /"8 /@4W

La résolution pour donne H D /"8 /@

4B

, D E31

4

F.Yar estimation" p31 D <"IB et p1 D /@"7V

N/R/ D N7R7

N/ D normalité de l'acide ou de la base connus

R/ D volume de l'acide ou de la base connus

N7 D normalité de l'acide ou de la base inconnus

R7 D volume de l'acide ou de la base inconnus.

appele-vous $ue la normalité fait référence au: é$uivalents d'acide 129 ou de base 3149 parlitre de solution. Rous pouve convertir la molarité en normalité en prenant en compte lenombre de moles de 12 ou de 314 $u'un acide ou une base produit $uand il ou elle estdissociée9. 0ne solution d'/ , d'acide monoprotoni$ue9 1!l donnerait une solution de / Nparce $ue 1!l produit une mole d'12 $uand il est dissocié. Yar ailleurs" une solution de / , dupuissant acide diprotoni$ue9 17)3B donnerait une solution de 7 N parce $ue cha$ue mole de

cet acide produit 7 moles d'ions 12 $uand elle est complètement dissociée.

Au cours de la titration d'un acide par une base" une représentation du p1 de la solution

résultante en fonction de la base a%outée est une courbe de titration. La fiure 8-7 montre latitration d'un acide fort par une base forte.



Note $ue le point d'é$uivalence est le point de la titration o= des $uantités chimi$uesé$uivalentes d'acide et de base ont été mélanées. La titration d'un acide fort par une baseforte est représentée sur la fiure 8-7 " ainsi $ue le point d'é$uivalence pour cette titration.

Les formes des courbes de titration obtenues en titrant des acides et des bases sontimportantes ; connaGtre. La titration d'un acide fort e:. H 1!l9 avec une base forte e:. H Na319

produit la courbe classi$ue représentée dans la partie auche de la fiure 8-< . )i la titrationd'un acide faible e:. H acide acéti$ue9 avec une base forte e:. H Na319 est réalisée" une courbede forme léèrement différente est obtenue partie droite de la fiure 8-< 9. Au cours de latitration d'un acide faible par une base forte" il e:iste une portion de la courbe relativementplate" appelée la réion tampon. ans cette réion" il y a des concentrations sinificatives ; lafois de l'acide faible et de sa base con%uuée donc" la solution est un système tampon9.

Miure 8-7. La titration d'un acide fort par une base forte.



Miure 8-<. Les courbes de titration d'un acide fort par une base forte ; auche9 et d'un acide

faible par une base forte ; droite9. Note les points d'é$uivalence de cha$ue titration.

Note $ue le p1 chane très lentement dans la réion tampon et $ue la titration des acidesfaibles commence ; un p1 plus élevé parce $ue l'acide est faible incomplètement dissocié9.ans les deu: courbes" le p1 chane lentement au début puis s'élève rapidement. Lors de latitration d'acides faibles par un base forte" cependant" note $ue l'élévation du p1 n'est pasaussi rande $ue lors de la titration d'un acide fort par une base forte.

0n autre concept important dans la titration des acides faibles est celui de point de midistanceou point d'infle:ion9. Le point de mi-distance sinale le moment o= la moitié de l'acide ou de labase a réai. Le p1 correspondant ; ce point est éal au p> a de l'acide. (l en est ainsi parce $u';

ce point" >a D E1<32FEA4F[E1AF et $ue E1AF D EA4F. !ela sinifie $ue l'acide faible est ; demi

converti en sa base con%uuée. onc" >a D E1<32F et p1 D p>a au point de mi-distance.

. Les indicateurs

La plupart des titrations acide-base sont incolores et aucun chanement physi$ue ne se produit$ui indi$ue $ue la réaction a été %us$u'; son terme. !omment alle-vous savoir $ue le pointd'é$uivalence est atteint ]

Les indicateurs sont une paire d'acide-base con%uués $ui est a%outée au: mélanes de titrationen petites $uantités molaires afin de contr^ler le p1. La forme acide et la forme basi$ue del'indicateur ont des couleurs différentes. Les indicateurs tendent ; réair avec l'acide ou la baseen e:cès" dans les titrations" pour former un produit coloré $ui est visible. La bande de p1 dansla$uelle un indicateur chane de couleur dépend de son p>a. _énéralement" en choisissant un

indicateur pour une titration" choisisse un indicateur dont le chanement de couleur se situeau - ou près du - point d'é$uivalence de la titration. L'indicateur $ue vous choisisse devraitavoir son chanement de coloration pour des valeurs du p1 situées sur la pente raide de lacourbe de titration.

Le tableau 8-B est une liste de $uel$ues indicateurs courants.

(ndicateur !ouleur de la !ouleur de la Ylae de p`a



forme acide forme

basi$ue

chanement de

couleur

3rane de méthyle oue aune <"/-B"B <"I

Rert de bromocréosol aune leu <"8-W"B B"I

oue de chlorophénol aune oue W"7-V"8 V"7

oue de phénol aune oue V"B-8"7 I"8

Yhénolphtaléine Non colorée ose 8"@-"8 "I

!. La neutralisation

La neutralisation est la réaction entre un acide et une base. 0n e:emple de réaction deneutralisation est présenté sur la fiure 8-B . Les produits de réaction d'un acide fort avec unebase forte sont un composé ioni$ue sel9 et de l'eau. La solution résultante est neutralisée sides é$uivalents éau: d'acide et de base sont utilisés.

Miure 8-B. éaction entre un acide fort et une base forte" produisant un sel. ans cet e:emple"

une solution neutre est produite.

?uand un acide fort et une base forte se neutralisent mutuellement" une solution neutre estformée p1 D I9. ?uand un acide faible réait avec une base forte" cependant" la solutionrésultante est basi$ue fiure 8-W 9. e m#me" en faisant réair une base faible avec un acidefort" on obtient une solution acide fiure 8-V 9.

Miure 8-W. La réaction d'un acide faible avec une base forte. 0ne solution basi$ue est produite.

Miure 8-V. La réaction d'une base faible avec un acide fort. 0n solution acide est produite.

etour au début



9 Les tampons

NA

Les tampons et leur comportement sont un sujet fréquent de perturbation pour de nombreuxétudiants. Ce chapitre propose une étude de la signification du pouvoir tampon et de la

manière dont les solutions-tampon sont importantes dans la chimie acide-base. Le corpshumain est dépendant des sstèmes tampons. !ar exemple" notre corps utilise le sstèmetampon bicarbonates#acide carbonique pour résister aux variations du p$ sanguin. Ladéfaillance de la capacité du sang % tamponner le p$ entra&ne des maladies sévères ou la mort.

'. L() C*NC(!+) (+ L() ,'N'+'*N) /A0(12)

1n tampon est une solution qui contient soit un acide faible et sa base conjuguée" soit une basefaible et son acide conjugué. Les solutions tampons résistent % un changement de p$ enneutralisant soit un ajout d3acide" soit un ajout de base.

La courbe de la figure 9-4 diffère d3une courbe de titration parce que le p$ est porté sur l3axedes x. Considérons une solution tampon qui contient un acide faible et sa base conjuguée 5sel6.Note7 qu3% un p$ très bas" la seule forme présente est la forme acide. )i le p$ augmente" laforme acide et sa base conjuguée sont présents % la fois. 8uand un acide et sa base conjuguéesont présents ensemble" la solution est tamponnée un ajout d3acide ou de base vont changerles proportions de l3acide et de la base conjuguée sans affecter fortement le p$ 5repor-te7-vous% la partie de la courbe étiquetée : région tamponnée ;6. Note7 que cette région se situe dansune bande de p$ étroite. < un p$ très élevé" seule la forme basique est présente et le p$change significativement lors d3un ajout d3acide ou de base. (n conséquence" c3est seulementlorsque les deux corps sont présents que la solution est un tampon effectif.

igure 9-4. =raphique montrant la stabilité du p$ dans la région tamponnée. Note7 que larégion tampon existe quand l3acide et sa base conjuguée sont tous deux présents.

L3exemple 9-4 montre ce qui se passe dans les sstèmes tampons.

(xemple 9-4 > 1n tampon courant est constitué d3acide acétique et de sa base conjuguée"



l3acétate de sodium. 8uels équilibres appropriés entrent en jeu lorsqu3un acide ou une base estajoutée ?

Acide ajouté > C$@C** B $B C$@C**$

Dase ajoutée > C$@C**$ B *$

C$@C**

B $E*L3équation d3$enderson-$asselbach est utilisée pour calculer le p$ d3un tampon en utilisant lesconcentrations stFchiométriques de l3acide faible et de la base conjuguée. Cette équation estun simple réarrangement de l3expression du pGa.

quation d3$enderson-$asselbach >

L3exemple 9-E montre comment utiliser l3équation d3$enderson-$asselbach.

(xemple 9-E > 8uel est le p$ d3un tampon formé de H"4 / d3acide acétique et de H"4 /d3acétate de sodium" le pG

)olution > (n utilisant l3équation d3$enderson-$asselbach >

Cet exemple montre que chaque fois que les concentrations de l3acide et de la base conjuguéesont égales" p$ I pGa.

L3équation d3$enderson-$asselbach peut aussi Jtre utilisée pour calculer le p$ d3une solutiontampon % laquelle un acide ou une base a été ajoutée. )implement" utilise7 un tableaud3inventaire pour déterminer les valeurs % introduire 5 exemple 9-@ 6.

(xemple 9-@ > 8uel est le p$ de 4HH ml d3un tampon constitué de H"4 / d3acide acétique et deH"4 / d3acétate de sodium après que l3on ait ajouté EH ml de H"4 / d3$C' ?

)olution >

4. crive7 l3équation >

C$@C** B $B C$@C**$

E. Calcule7 les moles de chaque corps initialement >

C$@C** I H"4 L K H"4 / I H"H4 mol

C$@C**$ I H"4 L K H"4 / I H"H4 mol

$C' 5$B6 I H"HE L K H"4 / I H"HHE mol

@. (tablisse7 un tableau d3inventaire >

8uantité C$@C** B $B C$@C**$

'nitialeM H"H4 mol H"HHE H"H4 mol



mol

ChangementM H"HHE mol ? B H"HHE mol

inaleM H"HH mol ? H"H4E mol

O. 2ésolve7 pour le p$ en utilisant l3équation d3$enderson-$asselbach >

Note > N3oublie7 pas que vous pouve7 utiliser les moles au lieu des unités de concentrationdans le calcul parce que les unités sont éliminées dans les divisions. Note7 également que le p$de la solution a très peu varié après l3ajout d3acide - d3oP l3importance des tampons Q

Le pouvoir tampon d3une solution est la quantité d3acide ou de base qui peut Jtre ajoutée avantqu3il ne se produise un changement brutal du p$. Les solutions aant de grandes quantitésprésentes d3acide et de sa base conjuguée auront un plus grand pouvoir tampon. La régiontampon" sur la courbe de titration" est la région dans laquelle le p$ ne change pas brutalementlors de l3ajout d3acide ou de base 5voir les courbes de titration au chapitre 6. La région tamponse situe habituellement 4 unité de p$ au-dessus et au-dessous de pG.

Les tampons sont utilisés pour réguler le p$ des réactions chimiques et phsiologiques. ,ansune réaction sous le contrRle d3un tampon" la concentration d3$B ne change pas beaucoupaussi longtemps que le pouvoir tampon n3est pas dépassé. L3activité de nombreuses en7mesdépend beaucoup du p$ et de nombreux sstèmes biochimiques possèdent des sstèmes

tampon pour réguler l3activité en7matique.

2etour au début

''. L3((+ ,() +A/!*N) )12 L() C*12D() ,( +'+2A+'*N

Les tampons ont un effet notable sur la forme d3une courbe de titration. ,ans le chapitre "deux courbes de titration ont été comparées > l3une concernait un acide fort titré avec une baseforte et l3autre" un acide faible titré avec une base forte. !our comprendre ce qui se passe auniveau moléculaire" considérons la titration d3un acide faible avec une base forte. Ce tpe detitration fait intervenir un sstème tampon.

Lorsqu3une base est ajoutée % un acide faible" une certaine quantité du sel de la base conjuguéese forme. < mesure que l3on ajoute plus de base" elle continue % réagir avec l3acide faible plutRtqu3avec l3$B en solution et le p$ ne change que lentement durant la partie initiale de latitration. La figure 9-E présente la courbe de titration pour la titration de SH ml de H"4H / deC$@C**$ par H"4H / de Na*$.



igure 9-E. La titration d3un acide faible 5acide acétique6 par une base forte 5hdroxde desodium6.

Les concentrations des corps en solution % n3importe quel point de la courbe de titrationpeuvent Jtre déterminées en choisissant l3équation d3équilibre adéquate et en utilisant soit Ga

et Gb" soit l3équation de $enderson-$asselbach. Les exemples qui suivent utilisent la courbe de

titration présentée dans la figure 9-E et montrent le calcul du p$ aux points A % (. Note7 quela courbe ne montre qu3une approximation de la position de chaque point. Le calcul de la valeurdu p$ pour chaque point est le moen le plus précis. !lutRt que de vous concentrer sur le détail

des calculs" assure7-vous que vous Jtes capable d3arriver % obtenir le p$ dans chacun de cesexemples.

Au point A" dans l3exemple 9-O " seuls SH ml de H"4 / d3acide acétique sont présents.

(xemple 9-O > Calcule7 le p$ au point A de la courbe.

5Ga I 4"TOK4HS /6

)olution >

4. crive7 l3équation >

C$@C**$ B $E* C$@C**B$@*B



E. (tablisse7 un tableau d3inventaire >

C$@C**$ B $E

*

C$@C** B $@*B

(tat initialM H"4 / H H

ChangementM U BU BU

quilibreM H"4 /U U U

@. 2emplace7 par les valeurs dans l3expression de Ga" en supposant que H"4 U I H"4

Ga I UE#H"4 I 4"TO K 4HS /

U I 4"@E K 4H@ / I $BM p$ I log$BM I E"

Au point D" dans l3exemple 9-S " note7 qu3un sstème tampon est maintenant présent puisquede l3acide acétique et de l3acétate sont en solution 5acide faible et base conjuguée ou sel6.

(xemple 9-S > +rouve7 le p$ au

1tilise7 l3équation d3$enderson-$asselbach.

)olution >

4. crive7 la réaction

C$@C**$ B *$ C$@C** B $E*

E. Comme le volume n3est plus de SH ml" les concentrations ont changé. Calcule7 les moles dechaque corps >

C$@C**$ I H"HS L K H"4 / I H"HHS mol

Na*$ I H"H4 L K H"4 / I H"HH4 mol


C$@C**$ B Na*$ C$@C** $E

*

'nitialeM H"HHS mol H"HH4 mol H

ChangementM H"HH4 H"HH4 H"HH4

quilibreM H"HHO H H"HH4



O. 'ntroduire les valeurs dans l3équation d3$enderson-$asselbach >

Au point C" dans l3exemple 9-V " la concentration de l3acétate est égale % celle de l3acideacétique. (n se reportant % l3exemple 9-E " cela signifie que p$ I pGa.

(xemple 9-V > +rouve7 le p$ au

)olution >

Le point est simplement le point de demi-équivalence 5ou de : mi-distance ; ou : d3inflexion ;6et p$ I pGa I O"TV.

Le point ," dans l3exemple 9-T " est le point final de la titration. +out l3acide acétique a étéconverti en acétate et il n3a cependant pas été ajouté d3hdroxde de sodium supplémentaire.

(xemple 9-T > Calcule7 le p$ au

)olution >

4. crive7 la réaction >

C$@C**$ B *$ C$@C** B $E*

E. Comme le volume n3est plus de SH ml et que les concentrations ont changé" calcule7 lesmoles de chaque corps >

C$@C**$ I H"HS L K H"4 / I H"HHS mol

Na*$ I H"HS L K H"4 / I H"HHS mol

'ls vont réagir complètement pour former H"HHS moles d3acétate. ,onc" la concentration IH"HHS mol#H"4 L I H"HS /.


C$@C** B $E

*

C$@C**$ B *$

(tat initialM H"HS / H H

ChangementM U BU BU

quilibreM H"HSU U U

O. 2emplace7 par les valeurs dans l3expression de Gb. 2appele7-vous que Gb peut se calculer %

partir de Ga puisque GaGb I GW. 5Gb I S"TS K 4H4H

6

Gb I UE # H"HS I S"TS K 4H4H /



U I S"@VK4HV / I *$M

p*$ I log*$M I S"ET

p$ I 4O"HH - S"ET I "T@

Au point (" dans l3exemple 9-N " tout ajout d3hdroxde de sodium continue % élever le p$ du

sstème parce que le pouvoir tampon a été dépassé.

(xemple 9- > +rouve7 le p$ au

)olution >

< ce point" Na*$ en excès dépasse de beaucoup la contribution venant de l3acétate. ,onc" laconcentration de *$ est égale % la concentration de Na*$. Note7 qu3environ 4H ml de Na*$ont été ajoutés entre les points , et (.

/ *$

I 5moles *$

en excès6# volume total I 5H"4 / K H"H4 L6 #H"44H L I H"HH94 /

p*$ X E"HO

p$ X 4O E X 4E

L3acide acétique possède seulement un proton. (n examinant sa courbe de titration" onremarque qu3il a une région tampon autour de son point de mi-distance Y ou d3inflexion Y 5oPp$ I pGa6. 'l est important de noter que cette région tampon se situe uniquement entre environ

4 unité de p$ en dessus et en dessous du point de mi-distance. !our l3acide acétique" ce p$ estde O"TV" donc un sstème tampon d3acide acétique sera utile pour tamponner une solution

dans une bande de p$ entre @"TV et S"TV.

8uand on a besoin d3une bande de p$ différente" on doit choisir un sstème tampon différent.Le sstème tampon phosphate est utile car c3est un acide triprotonique qui a" par conséquence"trois régions tampon. Les trois équilibres suivants se manifestent au cours de la titration del3acide phosphorique >

quilibre 4 > $@!*O B $E* $E!*O B $@*B pGa4 I E"4E

quilibre E > $E!*O B $E* $!*O

E B $@*B pGaE I T"E4

quilibre @ > $!*O

E B $E* !*

O

@ B $@*B pG

a@ I 4E"@

Les trois valeurs de pGa sont E"4E T"E4 et 4E"@" ce qui signifie que l3acide phosphorique peut

tamponner dans les bandes d3unités de p$ de 4"4E % @"4E" de V"E4 % "E4 et de 44"@ % 4@"@.Cette plage incroable de régions tampon est la raison principale qui explique que l3acidephosphorique soit un sstème tampon si communément utilisé. La courbe de titration del3acide phosphorique est présentée sur la figure 9-@ . 'l est fondamental de comprendre cettecourbe.



igure 9-@. La courbe de titration de l3acide phosphorique. Note7 que l3acide phosphorique estun acide triprotonique.

Les points de A % = sont comme suit>

A > La seule forme d3acide présente est $@!*O

D > !oint médian de l3équilibre 4. Les concentrations de $ @!*O et de $E!*O sont égales" donc

p$ I pGa4 I E"4E

C > !oint final de l3équilibre 4. La seule forme d3acide phosphorique présente est $E!*O

, > !oint médian de l3équilibre E. Les concentrations de $ E!*O et de $!*O

E sont égales.

,onc" p$ I pGaE I T"E4

( > !oint final de l3équilibre E. La seule forme d3acide phosphorique présente est $!*OE

> !oint médian de l3équilibre @. Les concentrations de $!*OE et de !*O

@ sont égales. ,onc"

p$ I pGa@ I 4E"@

= > !oint final de l3équilibre @. La seule forme d3acide phosphorique présente est !*O@.

2etour au début



10 La thermochimie

NA

La thermochimie est une branche de la thermodynamique. Ce chapitre propose une étude desconcepts thermodynamiques qui sont classiquement enseignés dans les cours de chimie

générale.. L!" #$NC#A&' C(NC!#)" !) *+,N)(N" -

Les trois types de systmes thermodynamiques sont les sui/ants-

(u/ert - échange libre de lénergie et de la matire.

,ermé - échange libre de lénergie uniquement.

solé - pas déchange dénergie ni de matire.

&ne onction détat est une onction qui est indépendante du 2 chemin sui/i 3. Létat dunsystme est décrit par ses paramtres physiques4 ce qui inclut la composition chimique. Lesonctions sui/antes sont des onctions détat - # 5 pression4 6 5 /olume4 ) 5 température4 ! ou &5 énergie interne4 7 5 enthalpie4 " 5 entropie et 8 5 énergie libre.

Les onctions 2 non détat 3 sont celles qui dépendent du 2 chemin sui/i 3. &n bon e9emple deonction 2 non détat 3 est le tra/ail. Considére: le tra/ail eectué pour remplir un seau desable. Le point de départ du processus serait un seau /ide et le point inal serait un seau plein.;ue se passerait<il si4 = la moitié du remplissage4 le seau se ren/ersait et que /ous de/ie:recommencer = le remplir > Comme /ous pou/e: limaginer4 cela demanderait plus de tra/ail siun nou/eau remplissage était nécessaire. *onc4 le tra/ail dépend du chemin sui/i entre le seau

/ide et le seau plein.

&n autre concept important = conna?tre est la loi de conser/ation de lénergie. *urantnimporte quel processus4 lénergie nest ni créée ni détruite. Cette loi /ous permet de calculerde nombreuses quantités que /ous ne pourrie: déterminer autrement.

$etour au début

. L!" $+AC)(N" !N*()7!$@;&!" !) !'()7!$@;&!"

A. Lenthalpie et la chaleur standard des réactions

!nthalpie signiie contenu de chaleur. La /ariation de lénergie chaleur dun systme chimiquemaintenu = pression constante est une /ariation denthalpie B7. Le B7 dun systme est égal =la diérence entre les enthalpies initiale et inale du systme -

B7 5 7D E 71

7D 5 enthalpie inale du systme

71 5 enthalpie initiale du systme

Lenthalpie dun systme est une onction détat qui dépend seulement de lenthalpie de létatinitial et de létat inal. Le calcul de la chaleur dune réaction B7 r9n Fr9n 5 réactionG donne la

chaleur dune réaction unitaire. La quantité de chaleur produite doit Htre déterminée en



utilisant la stIchiométrie correcte.

l e9iste plusieurs sortes de /ariations denthalpie. Lenthalpie standard de ormation B7 J se

manieste quand 1 mole dune substance4 dans son état le plus stable = DK M4 est ormée =partir de ses éléments constituants se trou/ant dans leur état le plus commun = DK M.Lenthalpie standard de réaction B7rJ est la diérence entre les enthalpies standard de

ormation des produits moins celles des réactis de la réaction.

&ne réaction qui produit de la chaleur est dite e9othermique4 alors quune réaction quiconsomme de la chaleur est dite endothermique. *onc4 la chaleur est un produit dans uneréaction e9othermique et un réacti dans une réaction endothermique. *ans la situation dulaboratoire4 comment sa/oir si une réaction produit ou consomme de la chaleur > !ssaye: detoucher le tube = essai qui contient la réaction en cours. si le tube = essai est chaud4 laréaction produit probablement de la chaleur sil est roid4 la réaction consommeprobablement de la chaleur. Le9emple 10<1 présente deu9 problmes qui peu/ent Htrerésolus en utilisant les principes de la stIchiométrie. ,aites bien attention au9 banales erreurs

mathématiques O!9emple 10<1 - La réaction hypothétique DA P QR 5 SC P 1* produit 1T Ucal par réactionunitaire.

a. "i D0 mol de A a/aient réagi4 quelle serait la chaleur ma9imum dégagée en supposant que Rest disponible en e9cs >

"olution - Chaleur 5 D0 mol A1 réaction unitaireVD mol A1T UcalVunité r9n 5 1T0 Ucal

b. Combien de moles de C sont<elles produites si la réaction ournit Q1T Ucal de chaleur >

"olution - @oles C 5 Q1T Ucal1 réaction unitaireV1T UcalS mol CVunité 5 S moles

Conceptuellement4 lenthalpie représente lénergie stocUée dans les liaisons chimiques moins letra/ail eectué par la réaction chimique -

B7 5 q E W

B7 5 /ariation denthalpie

q 5 chaleur absorbée par le systme

;uand q X 04 de la chaleur est libérée. ;uand q Y 04 de la chaleur est absorbée.

W 5 tra/ail

W 5 E #e9t*6 dans un processus irré/ersible = # constante

;uand W Y 04 du tra/ail est eectué sur le systme. ;uand W X 04 du tra/ail est eectué par lesystme. Note: que ces énoncés se rérent = la déinition du tra/ail utilisée en chimie. Letra/ail peut Htre déini diéremment dans /os li/res de physique.

R. La loi de 7ess de sommation de la chaleur

La loi de 7ess dit que4 dans le cas dune réaction qui est le résultat dun ensemble dautresréactions4 la /ariation denthalpie totale sera égale = la somme algébrique des /ariationsdenthalpie de ces autres réactions. !9primée plus simplement4 la loi de 7ess dit que la



/ariation denthalpie totale est indépendante du nombre de réactions intermédiaires.

l est important de comprendre que les chaleurs de ormation peu/ent Htre utilisées pourdéterminer la chaleur de réaction.

$gles pour les calculs de la loi de 7ess concernant les équations chimiques -

1. "i /ous additionne: deu9 équations ayant une /ariation denthalpie de B7 r9n1 et B7r9n D4alors4 la /ariation denthalpie pour léquation résultante est donnée par -

B7r9n Q 5 B7r9n 1 P B7r9n D

D. "i /ous ren/erse: la direction de la réaction chimique4 alors4 la /aleur de la /ariationdenthalpie pour léquation résultante est donnée par -

B7r9n réaction in/erse 5 E B7r9n réaction directe

Q. "i /ous multiplie: une équation chimique de /ariation denthalpie de BA7 r9n 1 par n4 la

/ariation denthalpie pour léquation résultante est -

B7r9n 5 n B7r9n 1

Lapproche permettant dutiliser la loi de 7ess est présentée dans le9emple 10<D .

!9emple 10<D - ;uel est le A7r9n pour léquation sui/ante4 considérant les données ourniessur ce B7r9n >

"olution -

!tape 1. $en/erse: le sens de léquation1 pour a/oir #ClQ du cZté des réactis -

!tape D. Additionne: léquation D et la nou/elle équation Q -

!tape Q. @ultiplie: léquation S par 1VD pour obtenir léquation recherchée

#CQl P ClDg [ #CT" B7r9n 5 E1DQ U\Vmol

$etour au début

. L+N!$8! *! *""(CA)(N *! LA"(N V LA C7AL!&$ *! ,($@A)(N

A. Lénergie de dissociation de liaison

*ans certaines réactions4 il est possible de briser une liaison chimique unique4 ce qui donne desatomes libres e9. - une liaison co/alente carbone<hydrogne peut Htre brisée et donner desatomes libres dhydrogne et de carbone. Lénergie de dissociation de liaison est lenthalpiepar mole nécessaire pour briser un < et seulement un < type déterminé de liaison = lintérieurdune molécule. Considérons la molécule dammoniac N7Q qui contient trois liaisons N<7. La



rupture de la premire liaison est associée = SQT U\Vmol dénergie. La rupture de la deu9imeliaison est associée = Q]] U\Vmol dénergie. La dernire liaison est rompue a/ec seulement QT_U\Vmol dénergie. *es types de liaisons similaires dans la mHme molécule sont sou/ent associés= des énergies de dissociation de liaison diérentes. #our /enir = bout de ce problme4 le termedénergie de liaison a été déini. Lénergie de liaison est la quantité moyenne dénergie requisepour rompre une mole de liaisons du mHme type dans une molécule.

*ans le9emple de lammoniac4 lénergie de liaison peut Htre déterminée en additionnant lesénergies de dissociation de liaison particulires pour chacune des trois liaisons N<7 et encalculant leur moyenne - SQT P Q]] P QT_VQ 5 QK U\Vmol. Note: que les énergies dedissociation de liaison sont données pour la phase ga:euse4 elles sont donc utilisées pourestimer `7 pour les réactions en phase ga:euse.

Lénergie de liaison peut Htre utilisée pour estimer lenthalpie standard dune réaction B7rJ -

B7rJ 5 E énergies de liaison des produits P énergies de liaison des réactis

R. La chaleur de ormation

l est possible de calculer le B7J dune réaction = partir de la chaleur de ormation - cest laquantité de chaleur nécessaire pour ormer une mole dun composé dans son état standard =partir de ses éléments dans leur état standard. $appele:</ous quen thermodynamique4 2standard 3 se rére = # 5 1 atm.

#ar déinition4 la chaleur de ormation dun élément est :éro. Le9emple 10<Q présentequelques éléments dans leur état standard.

!9emple 10<Q - )ous les éléments sui/ants sont dans leur état standard.

(Dg4 7Dg4 Cgr4 Nas

La chaleur de réaction B7r9n est la somme des chaleurs de ormation de chaque produit

multiplié par son coeicient stIchiométrique moins la somme des chaleurs de réaction dechaque réacti multiplié par son coeicient stIchiométrique. Cette quantité est égale = lachaleur dégagée ou absorbée4 = température constante4 dans une réaction donnée. #our lesbesoins de le9posé4 nous considérerons que toutes les réactions se produisent = températureet pression constantes. #our la réaction -

aA P bR [ cC P d*

B7r9n 5 FcB7C P dB7 *GE FaB7 A P bB7 RG

Le9emple 10<S montre comment utiliser les chaleurs de ormation pour calculer le B7 duneréaction.

!9emple 10<S - &tilise: les chaleurs de ormation qui sont ournies pour calculer B7r9n pour laréaction sui/ante -

CD7T(7l P Q0Dg [ DC(Dg P 7D(l

B7 FC(DG 5 E QKQ4T U\Vmol B7 F7D(G 5 E DT4 U\Vmol



B7 F(DG 5 ( B7 FCD7T(7G 5 E D]] U\Vmol

"olution -

B7r9n 5 D B7 FC(DG P Q B7 F7D(G E Q B7 F(DG P B7 FCD7T(7G 5 FD molE QKQ4T U\Vmol P

Q mol E DT4 U\VmolG E F1 molE D]] U\VmolG 5 E 1 Q_] U\

$etour au début

6. LA CAL($@+)$!

La /aleur de A7r9n pour une réaction chimique peut Htre mesurée a/ec un calorimtre. &ne9emple de calorimtre simple est donné par lassociation dun lacon de *eWar bouteillethermos et dun thermomtre de haute précision. l onctionne sur le principe selon lequellénergie est conser/ée par le calorimtre et quaucune nest perdue alentour.

Considérons une réaction e9othermique se passant = lintérieur dun calorimtre dans lequeltoute la chaleur dégagée par la réaction est égale = la chaleur absorbée par le calorimtre. !nutilisant la loi de conser/ation de lénergie -

qr9n 5 E q du calorimtre

La capacité de chaleur est la quantité de chaleur requise pour éle/er la température dunéchantillon de 1 JC. Léquation sui/ante déinit la capacité de chaleur = pression constante -

Comme = pression constante4 qp 5 B7r9n4 /ous pou/e: écrire la capacité de chaleur sous la

orme -

"i /ous connaisse: la capacité de chaleur du calorimtre et la /ariation de température4 /ouspou/e: utiliser léquation sui/ante pour calculer B7r9n-

B7r9n 5 E CpB)

Cp 5 capacité de chaleur du calorimtre = pression constante

B) 5 /ariation de température

Le9emple 10<T montre comment utiliser léquation de CpB) pour calculer B7.

$etour au début

6. L!N)$(#! !) L+N!$8! LR$!

A. Lentropie

Lentropie peut Htre conue comme une mesure du hasard et du désordre dans un systme ettend = cro?tre en onction de létat de la matire. ` mesure que la température aug< mente4 lesparticules4 = lintérieur dune substance4 bougent de plus en plus /igoureusement. *onc4

lentropie caractre aléatoire4 randomness en anglais de toutes les substances puresaugmente lorsque la température augmente.



!ntropie relati/e - état ga:eu9 Y état liquide Y état cristallin

Note: que lentropie relati/e4 ou caractre aléatoire4 diminue si lon passe dun état ga:eu9 = unétat solide4 parce quun ga: a létat dénergie le plus éle/é plus aléatoire et quun état solide alétat dénergie le moins éle/é moins aléatoire4 plus ordonné.

La /ariation dentropie B" mesure laugmentation B" Y 0 ou la diminution B" X 0 dudésordre dans un systme qui subit un changement détat. La /aleur de B" pour une réactiondonnée4 se détermine en prenant la diérence entre la somme des entropies abso< lues desproduits4 multipliées par leurs coeicients stIchiométriques4 et la somme des entropiesabsolues des réactis4 multipliées par leurs coeicients stIchiométriques.

*ans un processus irré/ersible4 lentropie dun systme isolé augmente touours4 donc B" Y 0.*ans un processus ré/ersible4 cependant4 lentropie dun systme isolé est constante4 donc B" 50.

Lentropie absolue dun élément est une quantité déinie. Le seul cas of lentropie absolue soit

égale = :éro est déini par la troisime loi de la thermodynamique - lentropie de toutesubstance paraitement ordonnée au :éro absolu 0 M est égale = :éro.

R. Lénergie libre 8

Lénergie libre de 8ibbs 84 comme lenthalpie4 est une propriété intrinsque dune substance.Lénergie libre 8 relie lenthalpie = lentropie -

8 5 7 E )"

Rien que cette relation déinisse 84 lénergie libre ne peut pas Htre mesurée directement."eules les /ariations de 8 sont signiicati/es. *onc4 il est important dapprendre léquation pourB8. La onction dénergie libre B8 peut Htre conue comme la quantité dénergie disponiblepour aire du tra/ail utile.

B8 5 B7 E )B" = température constante

l est intéressant de noter que toutes les réactions chimiques spontanées sont déterminées parla tendance = réaliser un chaos moléculaire ma9imum B" positi a/ec un minimum dénergie7 négati.

Comme cest une onction détat4 il e9iste plusieurs manires de calculer B8 pour une réactionchimique donnée. Lune delles est dutiliser B8 57 E )B". #rene: garde au9 unités parce que

B7 et B" ont4 typiquement4 des unités diérentes. &ne autre manire est dutiliser les énergieslibres de ormation. Ce processus est e9actement analogue = celui permettant de trou/er B7 =partir des enthalpies de ormation. &ne troisime possibilité est dutiliser le concept deléquilibre thermodynamique dé/eloppé plus bas.

Les équations qui sui/ent /ous permettent de calculer A8 pour une réaction4 aussi bien =léquilibre que non équilibrée4 a/ec une orme de léquation e9primée soit en logarithmenaturel4 soit en logarithme décimal. #our les réactions chimiques -

B8 5 B8J P $) ln ; ou B8 5 B8J P D4Q$) log ;

Note: que les équations sont essentiellement les mHmes.

$appele:</ous que ; est le quotient de réaction qui /ous permet dutiliser des /aleurs non =



léquilibre dans une e9pression de type réaction déquilibre.

` léquilibre4 B8 5 ( et ; 5 Meq donc -

B8J 5 E $) ln M ou B8J 5 E D4Q $) log Meq.

Note: que les équations sont essentiellement les mHmes.

$appele:</ous qu= léquilibre4 B8 5 B7 E )B" 5 0. *onc4 léquilibre peut Htre considéré commele point dun systme ayant le minimum dénergie et le ma9imum de chaos moléculaire. Lagrandeur de la constante déquilibre est déterminée par ces orces directrices.

C. Les réactions spontanées et le B8

Les critres de la spontanéité des réactions sont les sui/ants -

1. ;uand B8 X 04 la réaction directe est spontanée.

D. ;uand B8 5 04 la réaction est = léquilibre.Q. ;uand B8 Y 04 la réaction est non spontanée dans le sens direct mais spontanée dans le sensin/erse.

"i lon /ous donne les grandeurs respecti/es de B74 B" et B84 il doit Htre possible de prédire laspontanéité de la réaction chimique. Le tableau 10<1 /ous présente quelques combinaisonsdéri/ées de le9amen de léquation de B8 et de lé/aluation des signes et des grandeurs destermes B7 et B" qui /ous permettent de prédire la spontanéité.

B8 5 B7 E )B"

B7 B" B8

E P Espontanée

P E P non spontanée

E E peut Htre P4 E4 ou 0

P P peut Htre P4 E4 ou 0

B8 /arie selon les grandeurs réelles de B7 et )B".

$etour au début



11 La cinétique chimique

NA

La cinétique chimique est l'étude de la vitesse des réactions et du mécanisme des réactions.Une vitesse (rate, en anglais) de réaction est la vitesse (velocity, en anglais) laquelle des

réacti!s sont consommés et des "roduits sont !ormés. Un mécanisme de réaction est le chemin"ar lequel les réacti!s !orment les "roduits. La thermodynamique, étudiée au cha"itre 1#, vous"ermet de décider si, oui ou non, une réaction chimique est !avora$le mais elle ne "eut "asvous dire quelle vitesse les réactions "euvent se "roduire. Une réaction "eut avoir un %&!avora$le (négati!) et, ce"endant, se dérouler lentement. La cinétique chimique vous "ermet dedéterminer quelle vitesse une réaction se déroule.

. LA *++* * /0A2N

A. Les "rinci"es

Une vitesse de réaction est la vitesse moyenne laquelle un "roduit est !ormé ou un réacti! estconsommé (on a choisi la valeur a$solue a!in que la quantité soit "ositive) 3

4our toute réaction dont les coe!!icients st5chiométriques sont di!!érents de 1, la vitesse devariation de la !ormation de "roduits ou de la consommation de réacti!s doit 6tre divisée "ar lecoe!!icient st5chiométrique. ette "rocédure donne l'assurance que la m6me vitesse esto$tenue quel que soit le "artici"ant de la réaction qui est dirigé. L'e7em"le 1181 montre la!ormule de la vitesse "our une réaction "ossédant "lusieurs coe!!icients de réacti!s et de"roduits.

*7em"le 1181 3 9 :

;. La vitesse de réaction dé"end de la concentration des réacti!s

1. La loi de vitesse

ans la réaction générale, aA < $; = c < d, la vitesse de réaction "eut 6tre décrite "ar la loi devitesse suivante, ou équation générale de vitesse 3

vitesse = >! ?A@7 ?;@y

Note que la vitesse de réaction dé"end de 3

a. la concentration des molécules réactives (A et ;, dans le cas "résent) élevée une certaine"uissance (7 et y, res"ectivement, qui sont déterminés e7"érimentalement)B

$. la constante de vitesse de la réaction directe (>!). La constante de vitesse est caractéristiqued'une réaction donnée mais varie avec la tem"érature. Les unités de > varient aussi avec l'ordrede la réaction.

9. La constante de vitesse

La constante de vitesse de réaction (>) est dé!inie quantitativement en utilisant la !ormuled'Arrhénius 3



C = AeD*aE/

(A est la constante d'Arrhénius "our une réaction donnée et *a est l'énergie d'activation)

F. L'ordre (e7"osant, "uissance) de la réaction

L'ordre (e7"osant) des réacti!s, dans la réaction, "eut 6tre déterminé e7"érimentalement ou il

"eut 6tre déduit du mécanisme, si ce dernier est connu. ans la "récédente !ormule de lavitesse, les ordres sont re"résentés "ar les varia$le G et y. onc, la réaction est dite d'ordre 7"ar ra""ort A et d'ordre y "ar ra""ort ;. Huand le "rocessus est élémentaire (une réactionélémentaire se déroule en une seule éta"e), l'ordre du réacti! est sim"lement son coe!!icientst5chiométrique.

L'ordre (e7"osant) total de la réaction chimique est dé!ini comme la somme des ordres dechaque réacti!, G < y. Huand la réaction est d'ordre 1, G < y = 1. Huand la réaction est d'ordre 9,G < y = 9.

Les ordres des réactions "euvent 6tre déterminés e7"érimentalement en utilisant la méthodedes vitesses initiales. La vitesse initiale d'une réaction est mesurée alors que l'on !ait varier uneconcentration en maintenant constantes les concentrations des autres réacti!s. es questionssont courantes au7 e7amens de chimie générale.

Le ta$leau 1181 résume les variations de la vitesse en !onction de la concentration. L'ordreest déterminé "ar la !ormule ("ro"ortion de la concentration)7 = ("ro"ortion des vitesses) danslaquelle G est l'ordre (e7"osant), dans la réaction, du réacti! dont on !ait varier la concentration.

ariation de concentration itesse 2rdre (e7"osant)

97 4as de variation (9# = 1)

97 97 (91 = 9)

97 I7 (99 = I)

97 J7 (9F = J)

ans l'e7em"le 1189 , une réaction a été réalisée et la concentration des réacti!s a étémesurée. La vitesse de la !ormation de "roduits a ainsi été o$tenue. *ssaye de déterminerl'ordre (e7"osant) glo$al "ar ra""ort chaque réacti!.

/etour au dé$ut

. L*+ K0AN+K*+ *+ /0A2N+ * L'0A4* 0*/KNAN LA *++*

Un mécanisme est constitué d'une série de réactions élémentaires. +i une éta"e d'unmécanisme de réaction est "lus lente que toutes les autres, c'est cette éta"e qui commande la

vitesse de réaction de l'ensem$le (l'éta"e déterminant la vitesse).

*7em"le 1189 3 Les données de vitesses initiales suivantes ont été o$tenues "our la réaction 3



9N2(g) < ;r9(l) M 9N2;r

rouve l'ordre de la réaction "ar ra""ort N2, ;r9 et celui de l'ensem$le de la réaction 3

*7"érience ?N2@#(K) ?;r9@#(K) (vitesse)#(KEmin)

1 #,# #,# #,O G 1#DF

9 1,## #,# 9,O# G 1#DF

F #,# 1,## 1,F# G 1#DF

+olution 3

*n com"arant les e7"ériences 1 et 9, on constate que lorsque la concentration de N2 a étédou$lée, la vitesse a quadru"lé. omme la concentration de ;r9 a été maintenue constante,

N2 doit 6tre d'ordre 9 (99 = I).

*n com"arant les e7"ériences 1 et F, lorsque la concentration de ;r9 a été dou$lée, avec N2

con8 centration constante, la vitesse a dou$lé. onc, ;r9 doit 6tre d'ordre 1 (91 = 9).

La loi de la vitesse "our cette équation est donc 3

itesse = >?N2@9?;r9@1

L'ordre d'ensem$le de la réaction est F (9 < 1).

L'ordre "ar ra""ort N2 est 9 et "ar ra""ort ;r9 est 1.

4lusieurs théories e7istent, concernant la !aPon dont les réactions se déroulent. La théorie descollisions dit que, lorsqu'une "articule A entre en collision avec une "articule ;, une énergiecinétique su!!isante doit 6tre dis"oni$le "our "ermettre le réarrangement de liaisons a!in de!ormer les "roduits. Une collision réussie n'a lieu que lorsque les "articules sont dansl'orientation a""ro"riée et qu'elles ont une énergie cinétique su!!isante "our vaincre les liaisonsqui lient les réacti!s (A, ou ;). La théorie de l'état de transition utilise la !ois les conce"ts de lathéorie des ondes et des collisions "our e7"liquer les vitesses de réaction. 2n "ense que la

collision entre deu7 "articules, A et ;, se déroule en "lusieurs éta"es. 'a$ord, les liaisons, l'intérieur de A et ;, s'a!!ai$lissent quand les "articules s'a""rochent l'une de l'autre. *nsuite,un com"le7e activé ou état de transition (un état intermédiaire qui a une durée de vie courte)se !orme. Qinalement, la ru"ture du com"le7e activé ou état de transition se "roduit et un"roduit est !ormé.

L'ordre (e7"osant) de la loi de vitesse est le m6me que l'ordre de l'éta"e déterminant la vitesse.onsidérons le sa$lier comme analogie. Le sa$le ne "eut s'écouler "ar le !ond qu' la vitessem6me laquelle il "eut !ranchir le rétrécissement. 4ar contre, certaines réactions trRscom"le7es n'ont "as d'éta"e déterminant la vitesse unique et la vitesse de réaction dé"end du

mécanisme glo$al ( e7em"le 118F ).

*7em"le 118F 3 Le mécanisme suivant a été "ro"osé "our la réaction du "ero7yde d'hydrogRne



en "résence de l'ion iodure donnant de l'eau et de l'o7ygRne 3

?:929(aq) M 9:92(l) < 29(g)@

*ta"e 1. :929 < lD M :92 < 2lD

*ta"e 9. :929 < 2lD M :92 < 29 < lD

+i l'éta"e 1 est l'éta"e limitant la vitesse, quelle est la loi de vitesse S

+olution 3

La loi de vitesse doit inclure chacun des réacti!s de l'éta"e limitant la vitesse, élevés la"uissance de leur coe!!icient st5chiométrique.

itesse = >?:929@?lD@

/etour au dé$ut

. L'N*/4/0A2N *+ 4/2QL+ 0N*/&0HU*+

A. Huelques éléments de $ase

l est im"ortant de connaTtre "lusieurs conce"ts et dé!initions !ondamentau7. L'énergied'activation (*a) d'une réaction est le minimum d'énergie nécessaire "our démarrer la réaction.

Aussi $ien les réactions directes que les réactions inverses ont des énergies d'activation qui,ty"iquement, sont di!!érentes "arce que, soit la réaction directe, soit la réaction inverse est!avorisée. La variation glo$ale d'énergie de la réaction est l'énergie d'activation de la réaction

directe moins l'énergie d'activation de la réaction inverse. Numériquement, cette valeur estvoisine de %:.

once"tuellement, l'énergie d'activation est la quantité d'énergie nécessaire "our rom"re lesanciennes liaisons et en créer de nouvelles au cours de la réaction. Huand deu7 moléculesentrent en collision, elles doivent "osséder une quantité d'énergie su!!isante "our a!!ai$lir lesliaisons et !ormer un com"le7e activé. Le com"le7e activé "eut ensuite se $riser et !ormer un"roduit ou il "eut aller en sens inverse et re!ormer les réacti!s. Huand de nouvelles liaisons secréent, de la chaleur "eut 6tre li$érée (réaction e7othermique). Huand les nouvelles liaisonssont "lus !ai$les que les anciennes, le systRme a$sor$e de l'énergie et la réaction estendothermique.

Le schéma de l'énergie de la !igure 1181 montre la trans!ormation d'un réacti! A en un"roduit ;. Un com"le7e activé ou état de transition est re"résenté (A;) et c'est une structurede haute énergie !ormée sur le chemin de la réaction. Note qu'il est re"résentégra"hiquement sur un "oint élevé de la cour$e de l'énergie de réaction. Les énergiesd'activation de la réaction directe et de la réaction inverse sont également toutes deu7re"résentées.



Qigure 1181. Le diagramme de l'énergie de réaction

;. Le "ro!il énergétique (cour$e avec l'énergie d'activation et le A:)

La !igure 1181 montre comment l'énergie d'une réaction varie mesure que la réaction"rogresse. Les quantités signi!icatives ont été notées B il est im"ortant de com"rendre ceschéma.

ans le schéma, la réaction A M ; est re"résentée. La vitesse laquelle A "eut 6tre trans!ormé

en ; dé"end de com$ien d'énergie est requise "our créer la structure d'énergie la "lus hautesur le chemin de la réaction (le long de la coordonnée de réaction). ans le cas de cetteréaction, la structure d'énergie la "lus haute est le com"le7e d'état de transition A;. Note quele réacti! (A) était une structure de "lus haute énergie que le "roduit (;). ela signi!ie que del'énergie est li$érée "ar la réaction allant de A vers ;. La di!!érence d'énergie entre A et ; estune $onne a""ro7imation de %:.

/etour au dé$ut

. L* 2N/VL* N0HU* *+ /0A2N+ 2K4A/0* W L*U/ 2N/VL*:*/K2XNAKHU*

ans de nom$reuses réactions, il est "ossi$le que se !orme "lus d'un "roduit. ans certains cas,la ré"artition des "roduits "eut 6tre !ortement in!luencée "ar les conditions de réaction



choisies. La réaction "eut 6tre contrYlée "our !avoriser soit le "roduit cinétique, soit le "roduitthermodynamique.

Le "roduit cinétique est celui qui se !orme la vitesse la "lus élevée. Les "roduits se !orment"lus vite s'ils "ossRdent une énergie "lus $asse d'activation. La réaction "eut 6tre in!luencéevers la !ormation de ce "roduit "ar une tem"érature $asse et des tem"s de réaction courts. Les

conditions qui amRnent la !ormation du "roduit cinétique comme "roduit "rinci"al sont ditesconditions du contrYle cinétique. La !igure 1189 montre la !ormation de deu7 "roduitsdi!!érents, A et ;, "artir des m6mes réacti!s. Le "roduit A est le "roduit cinétique. Note qu'ila un com"le7e activé d'énergie "lus $asse que ; mais que c'est un "roduit d'énergie "lus hauteque le "roduit ;.

Qigure 1189. Un diagramme de l'énergie de réaction montrant le "roduit cinétique (A), com"aréau "roduit thermodynamique (;).

Le "roduit thermodynamique est celui qui a l'énergie la "lus $asse. La !ormation de ce "roduit"eut 6tre augmentée "ar des tem"ératures élevées et des tem"s de réaction longs. Lesconditions qui !avorisent le "roduit thermodynamique sont dites conditions de contrYlethermodynamique (le "roduit est "résenté comme "roduit ; dans la !igure 1189 ).

/etour au dé$ut

. L* AALX+*U/Un catalyseur est un agent qui accélRre une réaction chimique en créant un nouveau chemind'énergie d'activation "lus $asse ( !igure 118F ). Les catalyseurs ne sont ni "roduits ni



consommés au cours des réactions chimiques. omme ces agents "rennent "art la réaction,ils "euvent a""araTtre dans la loi de vitesse B ce"endant, les catalyseurs n'a""araissent "as dansl'équation st5chiométrique de la réaction.

Qigure 118F. Un diagramme d'énergie de réaction avec et sans catalyseur. Note l'e!!et ducatalyseur (a$aissement de l'énergie de réaction).

La tem"érature n'est "as un catalyseur "uisqu'elle "eut 6tre "roduite (réaction e7othermique)ou consommée (réaction endothermique) au cours des réactions chimiques. Les catalyseurscourants en chimie com"rennent métau7, acides et $ases. Les catalyseurs "rotéiques sont trRsré"andus dans les systRmes $iologiques et sont a""elés enymes.

/etour au dé$ut



12 L'équilibre chimique

NA

L'équilibre chimique est un processus dynamique dans lequel la réaction directe et la réactioninverse se produisent, à la même vitesse, en directions opposées. La concentration de chaque

corps reste constante à température constante. e nombreuses réactions chimiques ne vontpas !usqu'à leur terme et attei"nent un point o# les concentrations des réacti$s et des produitsne varient plus avec le temps. Les molécules continuent à s'échan"er de réacti$s à produits etde produits à réacti$s, mais sans variation des concentrations nettes.

e nombreu% concepts concernant l'équilibre ont été étudiés dans les chapitres & et . L'e%poséqui suit présente des concepts qui n'ont pas encore été développés.

(. LA L)( 'A*+()N -A + LA *)N+AN+ '0(L(34

A. La loi d'action de masse

5our la réaction 6

aA7"8 9 b37soln.8 9 c*7s8 : %;7"8 9 y<7soln.8 9 =>7l8

la relation suivante est vraie à n'importe quelle température 6

? @ est la concentration à l'équilibre et la constante d'équilibre.

Note= que ni >7l8 ni *7s8 n'apparaissent dans la $ormule de parce que la concentration desphases de liquides purs ou les solides purs ne sont pas des équations à l'équilibre. L'e%emple

12B1 montre comment construire une e%pression de .

%emple 12B1 6 uelle est la $ormule de la constante d'équilibre pour cette réaction C'

2N)27"8 9 &D27"8 : 2NDE7"8 9 FD2)7l8

.olution 6

La concentration en eau n'est pas incluse dans la $ormule de la constante d'équilibre parce quec'est une phase de liquide pur.

3. La constante d'équilibre

Les points qu'il importe de se rappeler 6

1. est une constante pour n'importe quelle réaction donnée aussi lon"temps que latempérature ne chan"e pas.

2. détermine qui, des produits ou des réacti$s, a la plus "rande concentration à l'équilibre.

E. *omme est déterminée par la concentration des réacti$s et des produits $inau%, elle nedépend pas du nombre d'étapes intermédiaires du mécanisme de la réaction.

F. i est supérieure à 1, il y a plus de produits que de réacti$s à l'équilibre et la réaction G est



déplacée vers la droite H.

I. i est in$érieure à 1, il y a plus de réacti$s que de produits à l'équilibre et la réaction G estdéplacée vers la "auche H.

4etour au début

((. L 54(N*(5 L *DA+L(4

Le principe de Le *hatelier énonce que, si une contrainte 7c'estBàBdire une variation deconcentration, de pression, de volume ou de température8 est appliquée à un systJme, lesystJme se déplace dans la direction qui va minimiser les e$$ets de cette contrainte.

%emple 12B2 6 ynthJse de Daber de l'ammoniac 6

N27"8 9 ED27"8 : 2NDE7"8 KD M 22 calmol

*onsidére= ce qui se produit dans chacun des chan"ements suivants 6

O Pariation de concentration 6 i on a!oute N2, la réaction va se déplacer vers la droite

pour réduire la contrainte de l'a!out de réacti$ et plus de produit sera $ormé.O Pariation de pression 6 n supposant que tous sont des "a= par$aits, le volume du

systJme dépend du nombre de moles de "a=, indépendamment du type de "a=. Laréaction compte F moles de "a= sur la "auche et 2 sur la droite. L'au"mentation de lapression dans le systJme 7obtenue, en "énéral, en réduisant le volume du contenant oupiston8 va déplacer la réaction dans la direction qui va réduire la contrainte de pression.5our cela, il $audra diminuer le nombre de moles dans le systJme 7rappele=Bvous que la

pression est proportionnelle au% moles à température constante8 Q en conséquence, laréaction se déplace vers le cRté comptant le plus petit nombre de moles. ans laréaction considérée, le déplacement se $ait vers la droite.

O Pariation de température 6 La réaction est e%othermique, c'estBàBdire qu'elle dé"a"e dela chaleur lorsqu'elle va de "auche à droite. i le systJme est re$roidi, la réaction va sedéplacer vers la droite dans une tentative pour le réchau$$er à nouveau. *ependant, si lesystJme est réchau$$é, la réaction se déplacera dans la direction opposée. ans laréaction inverse, la chaleur est un réacti$ et la réaction peut être considérée commeendothermique.

uand vous utilise= le principe de Le *hatelier, identi$ie= la contrainte appliquée. *haque

contrainte appliquée a un e$$et prévisible sur une $ormule d'équilibre.

i vous au"mente= la concentration du réacti$ ou diminue= la concentration du produit,l'équilibre va se déplacer vers le cRté des produits. S l'inverse, si vous diminue= la concentrationde réacti$ ou au"mente= la concentration de produit, l'équilibre va se déplacer du cRté duréacti$.

ne au"mentation de pression va déplacer l'équilibre vers le cRté comptant moins de moles de"a=. Les variations de pression n'a$$ectent que l'équilibre des réactions en phase "a=euse danslesquelles le nombre de moles de réacti$s et de produits di$$Jre. La détermination de moles de"a=, dans une réaction d'équilibre, rend possible la prédiction de l'e$$et d'un chan"ement depression. 4appele=Bvous qu'une au"mentation de pression peut être compensée par unediminution de volume et qu'une diminution de pression peut être compensée par une



au"mentation de volume. Les réactions les plus a$$ectées par des variations de pression sontcelles qui ont un nombre di$$érent de moles de réacti$s et de produits "a=eu%. Tarde= à l'espritque, dans des conditions semblables, une mole de n'importe quel "a= occupe le même volume.

+out systJme d'équilibre comprend une réaction endothermique et une réactione%othermique. ne au"mentation de la température du systJme va $avoriser la réaction

endothermique et une diminution de la température du systJme va $avoriser la réactione%othermique. 4appele=Bvous qu'une variation de température modi$ie la valeur de .L'e%emple 12B2 montre ce qu'il en est d'une réaction e%othermique 7pour la réaction directe8lorsque des variations sont apportées.

4etour au début

(((. LA *)N+AN+ '0(L(34 + KT

La réaction $ondamentale entre KT et 6

KTUr%n M 4+ln

peut être tirée de la $ormule de 6

dans laquelle 4 ,E1F V. L'e%emple 12BE montre comment calculer la valeur de enconnaissant la valeur de KT.

*omprendre la relation qualitative entre KTUr%n et est plus important qu'être capable de

calculer l'un à partir de l'autre. Tarde= à l'esprit le résumé suivant de la relation entre KTU r%n et

lorsque vous ave= a$$aire à des situations d'équilibre 6

A. uand KTUr%n W, 1

7montants é"au% de réacti$s et de produits, aucun cRté n'est éner"étiquement $avorisé8.

3. uand KTUr%n X W, Y1

7plus de produits que de réacti$s, donc le cRté produits est éner"étiquement $avorisé8.

*. uand KTUr%n Y W, X 1

7plus de réacti$s que de produits, donc le cRté réacti$s est éner"étiquement $avorisé8.%emple 12BE 6 *alcule= la constante d'équilibre de la réaction avec KTU M 1,& ZV à 2I U*.

olution 6

4etour au début



13 L'électrochimie

NA

Les réactions chimiques peuvent être utilisées comme sources d'énergie. La réactiond'oxdation!réduction est particuli"rement utile dans cette perspective. # partir de l'exposé du

chapitre 1$ rappele%!vous que l'oxdation se ré&"re une perte d'électrons et la réduction ungain d'électrons.

(ne cellule )ou pile* qui utilise une réaction d'oxdation!réduction pour produire de l'électricitéest une cellule galvanique. (n tpe particulier de cellule galvanique$ dans laquelle les demi!réactions d'oxdation et de réduction sont la réaction directe et la réaction inverse d'une mêmeréaction$ s'appelle une cellule )ou pile* de concentration. +e tpe de pile gén"re de l'électricité cause de la di&&érence de concentration entre les deux demi!piles. ,ans la cellule élec!troltique$ l'électricité est utilisée pour diriger une réaction d'oxdation!réduction dé&avora-le.

. L/0 +/LL(L/0 AL2AN(/0

Les électrons sont trans&érés d'une su-stance une autre au cours de réactions d'oxda!tion!réduction )redox*. +omme le montre l'exemple 13!1 $ ce trans&ert d'électrons n'est pas du toutmani&este$ moins que la réaction glo-ale ne soit séparée en deux demi!réactions.

/xemple 13!1 4 5n)s* 6 +u

+ette réaction peut être séparée en deux demi!réactions )voir chapitre 1* 4

5n)s* 7 5n86 6 8e9

+u86 6 8e9 7 +u)s*

0i ces réactions pouvaient être phsiquement séparées et reliées par un &il$ les électronss'écouleraient le long de ce &il$ créant ainsi un courant électrique. (n voltm"tre mesure cecourant. La &igure 13!1 représente une cellule galvanique ! ou cellule électrochimique :dans laquelle la réaction a lieu.

A. Les réactions dans les demi!piles

+onsidérons les réactions de demi!piles se produisant dans chacun des récipients )étiquetésanode et cathode* de la &igure 13!1 .

,ans la demi!pile anode$ une électrode de métal %inc a été placée dans une solution de5n0;<)aq*. # mesure que la réaction se déroule$ le 5n)s* de l'électrode est oxdé en 5n 86 qui

re=oint la solution. L'anode )o> l'oxdation a lieu* est tou=ours &igurée du c?té gauche de lacellule galvanique.

,ans la demi!pile cathode$ une électrode de métal cuivre a été placée dans une solution de+u0;<)aq*. # mesure que la réaction se déroule$ le +u86 de la solution électroltique est réduit

en +u)s* et se dépose sur l'électrode. @ar convention$ la cathode )o> la réduction a lieu* esttou=ours &igurée du c?té droit de la cellule galvanique.

appele%!vous 4 l'oxdation a lieu l'anode et la réduction a lieu la cathode.

,'apr"s les réactions de demi!piles$ vous pourrie% vous attendre ce que$ tr"s rapidement$ un



exc"s de charges négatives s'accumule dans la pile cathode )0;<89 * et qu'un exc"s de chargespositives s'accumule dans l'anode )5n86*. +ette accumulation ne permettrait pas la pile de&onctionner. 2ous pouve% prévenir cela en a=outant la pile un pont ionique )ou salin* quicontient ha-ituellement une solution telle que B+l. +e pont ionique compl"te le circuit etpermet au +l9 de circuler vers l'anode pour équili-rer le 5n86 et au B6 de circuler vers lacathode pour équili-rer le 0;<

89.

Cigure 13!1. (ne cellule galvanique ou électrochimique.

(n voltm"tre$ placé sur une cellule galvanique$ permet de mesurer la &orce électromotrice )&emou /* qui est la di&&érence de potentiel électrochimique entre les deux demi!cellules. La &emtotale d'une cellule est &ournie par le potentiel d'électrode issu de chaque demi!cellule. Lesdeux réactions de demi!cellule doivent avoir lieu en même temps pour générer un courantélectrique. L'électrode D hdrog"ne E a servi de point de ré&érence pour la mesure lespotentiels d'électrode. Le potentiel de la demi!réaction d'hdrog"ne est de F 2 dans lesconditions standard de 1 G de concentration$ de H I 8JK B )8 M+* et de pression I 1 atm. Lepotentiel d'une demi!réaction$ dans les conditions standard$ est appelé /M et se mesure envolts.

. Les potentiels de réduction et le potentiel de pile

Les données &igurées sur le ta-leau 13!1 sont vala-les pour des demi!réactions dans lesconditions standard 4 8JK B$ 1 atm de pression et 1 G de concentration. ,e même$ lademiréaction de l'hdrog"ne )8O6 6 8e9 7 O8)g** est prise comme ré&érence standard et$ par



conséquent$ est notée F 2.

,emi!réactions d'électrode /M red)2*

C8)g* 6 8e9 7 8C9)aq* 68$KP

Ag86)aq* 6 8e9Ag)s* 68$FP

+u86)aq* 6 8e9 7 +u)s* 6F$3<

8O6)aq* 6 8e9 7 O8)g* F

5n86)aq* 6 8e9 7 5n)s* 9F$PQ

Li6)aq* 6 e9 7 Li)s* 93$F

l est important de comprendre ce que signi&ie /M. (n /M positi& indique que le corps qui acceptedes électrons est un agent oxdant plus puissant que O6. @lus grande est la valeur positive de /Met plus l'agent oxdant est puissant. (n /M négati& indique que le corps qui donne des électronsest un réducteur plus puissant que O8. @lus /M est négati& et plus l'agent réducteur est puissant.

+. Les potentiels de cellule

@our com-iner les potentiels de demi!piles en un potentiel glo-al de cellule électrochimique 4

R Caites la somme algé-rique des demi!réactions pour donner la réaction glo-ale.

R 0i la demi!réaction répertoriée est écrite dans la direction opposée la demi!réactionrecherchée$ inverse% le signe de /M. Gême si la réaction de demi!pile se trouve êtremultipliée par un coe&&icient$ ne multiplie% pas /M par ce nom-re. /M est une propriétéintrins"que et ne dépend pas du nom-re de moles participant la réaction.

R Caites la somme des /M de chaque réaction unitaire pour o-tenir le /M glo-al de laréaction.

Les potentiels de cellule )/M* supérieurs %éro indiquent une spontanéité )de réaction* )

exemple 13!8 *. appele%!vous qu'un ! S indique une réaction spontanée. La relation entre

S et /M est la suivante 4

SM I 9 nC/M

o> SM est la variation d'énergie li-re pour la réaction$ n est le nom-re de moles d'électronsimpliqués dans la réaction et C est la constante de Carada )J$Q T 1F 9< +.mol91*.

/xemple 13!8 4 uel est /M pour la réaction suivante 4

5n)s* 6 +u86)aq* 7 +u)s* 6 5n86)aq*

0olution 4

1. Les demi!réactions correctes sont 4



+u86)aq* 7 +u)s* /M I 6 F$3< 2

5n)s* 7 5n86)aq* I 6 F$PQ 2

8. /n &aisant la somme des demi!réactions 4

/cell I /Mox 6 /M

red I F$3<2 6 F$PQ2 I 6 1$1F 2

/cell est positi&$ donc la réaction est spontanée.

,. La direction du &lux d'électrons et l'équation de Nernst

(ne cellule électrochimique poss"de une polarité$ ce qui signi&ie qu'une des électrodes estpositive )cathode* et qu'une des électrodes est négative )anode* par rapport au &lux desélectrons. Les électrons circulent spontanément de l'électrode négative )anode* vers l'électrodepositive )cathode*.

appele%!vous que nos potentiels de réduction de demi!piles sont répertoriés pour des demi!

piles une concentration de 1 G. 0i la concentration des électroltes n'est pas 1 G$ utilise%une autre méthode pour trouver /rxn.

L'équation de Nernst vous permet de calculer les potentiels de pile en dehors des conditionsidéales 4

o> n est le nom-re de moles d'électrons trans&érés. L'équation de Nernst peut aussi êtreutilisée pour calculer la concentration inconnue d'un électrolte si on vous donne les potentielsde pile ) exemple 13!3 *.

/xemple 13!3 4 +onsidére% la réaction de cellule suivante 4

5n)s* 6 +u86)g* 7 +u)s* 6 5n86)aq*

Le voltage de la cellule a été mesuré et on a trouvé 1$8 2 avec une concentration de +u86 de 1G. uelle est la concentration de 5n86U

/Mrxn I 1$1F 2

0olution 4

/tape 1. Vcrive% l'équation de Nernst 4

Note% que 8 moles d'électrons sont impliquées$ donc n I 8

/tape 8. ésolve% pour W5n86X4

9$FP I log W5n86X. /n prenant le log inverse des deux c?tés 4



W5n86X I K$QT1F9Q G

etour au dé-ut

. L/0 +/LL(L/0 )@L/0* ,/ +;N+/NHAH;N

appele%!vous que$ dans ce tpe de cellule$ la réaction d'oxdation est l'inverse de la réactionde réduction ) &igure 13!8 *. Les deux c?tés de la cellule contiennent des concentrationsdi&&érentes de la même solution avec une composition similaire des électrodes. Le courantpasse en raison de la di&&érence de concentration entre les deux c?tés. Les électrons circulent partir de la demi!pile la moins concentrée vers la demi!pile la plus concentrée.

uand la concentration des deux solutions d'électroltes n'est pas la même$ un courant existequand même$ -ien que Y/Mrxn soit égal %éro. @uisqu'au moins un des réacti&s n'est pas 1 G$

vous aure% -esoin d'utiliser l'équation de Nernst pour trouver /rxn.

appele%!vous que le log d'un nom-re in&érieur 1 est négati&$ donc /rxn sera positi& dans ces

conditions. @our comprendre pourquoi les électrons circulent de la demi!pile la moinsconcentrée vers la plus concentrée$ o-serve% l'exemple 13!< . Le &lux d'électrons vers le c?té leplus concentré am"ne la solution plus concentrée$ de ce c?té!l$ gagner des électrons et lesions de ce c?té sortent de la solution en se plaquant sur l'électrode. +ela réduit laconcentration dans la demi!pile de ce c?té.



Cigure 13!8. (ne pile de concentration. 0i des concentrations di&&érentes de +u0;< sontréparties dans les demi!piles$ les électrons vont circuler de la demi!pile la moins concentréevers la plus concentrée.

/xemple 13!< 4 +onsidére% la cellule )pile* de concentration de la

0i la concentration de +u0;< est de 1 G du c?té gauche et 1F G du c?té droit$ dans quelle

direction les électrons vont!ils circuler U

0olution 4

0ans avoir mémoriser aucune r"gle$ ré&léchisse% ce qui doit se passer pour atteindrel'équili-re )concentrations égales des deux c?tés*. La demi!réaction correcte est +u86)aq* 7+u)s* ainsi que la réaction inverse. +omme la concentration de +u86 est plus élevée du c?tédroit$ +u86 doit diminuer durant le cours de la réaction$ donc +u86 sera consommé du c?tédroit du diagramme. /n conséquence$ la réduction va se passer du c?té droit$ donc les électrons

doivent circuler vers le c?té droit.

etour au dé-ut

. L/0 +/LL(L/0 VL/+H;LZH(/0

A. Les notions de -ase

L'électrolse a lieu quand toute réaction d'oxdation!réduction est induite par un courantélectrique. (n exemple courant d'une réaction électroltique est la dissociation de l'eau enhdrog"ne et oxg"ne. +ette réaction nécessite l'apport de courant électrique. @ourquoi est!il

nécessaire d'appliquer du courant Uappele%!vous que si le S/rxn d'une réaction est positi&$ alors la réaction est D non spontanée E

)S est positi&*. 0i vous &aites passer un courant électrique dans une solution électroltique$ laréaction peut devenir spontanée. La décomposition de l'eau pour &ormer de l'hdrog"ne et del'oxg"ne n'est pas une réaction &avora-le mais l'électricité peut servir apporter l'énergienécessaire.

+es réactions sont constituées ha-ituellement d'une solution aqueuse d'un composé ioniquequi se dissocie en ions. l peut s'agir aussi d'une solution d'un composé ionique &ondu commeNa+l. ,ans l'électrolte$ le courant est convoé par des ions au lieu d'électrons ) &igure 13!3 *.



Cigure 13!3. (ne cellule électroltique. (n exemple montrant l'électrolse de l'eau. ,el'hdrog"ne et de l'oxg"ne sont produits aux électrodes.

. L'anode et la cathode

+omme dans les cellules galvaniques$ l'oxdation a lieu l'anode et la réduction la cathode.@ar exemple$ considérons l'électrolse de l'eau. Vcrive% deux demi!réactions 4

éaction l'anode 4 8O8;)1* 7 ;8)g* 6 <O6)aq* 6 <e9 )oxdation*

éaction la cathode 4 <O6)aq* 6 <e9 7 8O8)g* )réduction*

Note% que l'oxg"ne est produit l'anode et que l'hdrog"ne est produit la cathode.

/xemple 13! 4 +onsidére% les deux demi!réactions suivantes. @our une réaction électroltique$com-ien de grammes de cuivre métal vont!ils se déposer par mole d'électrons U +om-ien demoles d'oxg"ne ga% seront!elles li-érées par mole d'électrons U

0olution 4 +onstruise% un ta-leau.

éaction G n G[n

+u86)aq* 6 8e9 7 +u)s* Q3$g[mol 8 31$PK

8O8;)l* 7 ;8 6 <O6 6 <e9 38 g[mol < K

,onc$ si vous &aites passer 1 mole d'électrons dans une solution de +u 86$ vous pouve% déposer

31$PK g de cuivre métal. ,e même$ si vous passe% 1 mole d'électrons travers de l'eau$ vouspouve% li-érer K g d'oxg"ne ga%.



+. La loi de Carada et le dép?t d'éléments ou le dégagement de ga% par l'électrolse

La premi"re loi de Carada sur l'électrolse énonce que l'ampleur d'une réactionélectrochimique ne dépend que de la quantité de courant passé dans la solution.

/xemple 13!Q 4 +om-ien de ga% ;8 est!il li-éré par le passage de amp"res de courant dans

l'eau pendant 1 minU0olution 4 ,eux mani"res de résoudre le pro-l"me sont proposées. 2ous pouve% utiliser la loide Carada ou -ien l'analse dimensionnelle )qui requiert moins d'e&&orts de mémorisation*.

Loi de Carada

/tape 1. Vcrive% l'équation et détermine% n4

8O8; 7 ;8 6 <O6 6 <e9

n I < G I 38 g[mol )masse molaire de ;8*

/tape 8. ntroduise% les valeurs dans l'équation 4

Analse dimensionnelle

La seconde loi de Carada sur l'électrolse énonce que la masse de su-stance produite par lepassage d'une quantité donnée d'électricité est proportionnelle la masse molaire de lasu-stance divisée par le nom-re d'électrons trans&érés par unité de &ormule.

G I masse molaire

n I électrons trans&érés par unité de &ormule

@our calculer le nom-re d'électrons dans une quantité donnée de courant$ utilise% l'équationsuivante 4

5 I charge totale en coulom-s )+ *

C I constante de Carada 4 J$Q T 1F< +[mol I charge présente sur 1 mole d'électrons

I courant en amp"res )A*

t I temps en secondes )s*.

+om-ine% tout cela pour écrire la loi de Carada quantitativement 4

etour au dé-ut



QUESTIONS DE RÉVISION

NA

Section I : Les propriétés chimi!es "es é#éments

L$ t$%#e pério"i!e

&' Q!e# ($it concern$nt #$ t$%#e pério"i!e est ($!) *

A' Les r$n+ées représentent #es pério"es'

,' Les é#éments "-!ne m.me ($mi##e ont #es m.mes propriétés chimi!es'

/' Les é#éments sont c#$ssés en +ro!pes p$r #e!r str!ct!re é#ectroni!e'

D' Les +$0 r$res constit!ent #$ pério"e #$ p#!s st$%#e'

A((icher #$ réponse

&' D' Les +$0 r$res sont #e +ro!pe #e p#!s st$%#e'

1' Les é#éments !i $pp$r$issent "$ns #$ m.me co#onne "e #$ t$%#e pério"i!e et ont #esm.mes propriétés chimi!es sont $ppe#és :

A' 2onom3res'

,' Anom3res'

/' Epim3res'

D' /on+én3res'


1' D' Les $nom3res et #es épim3res sont ét!"iés en chimie or+$ni!e' Les monom3res sont "esmo#éc!#es composées "-!ne se!#e !nité' Les monom3res se po#4mérisent et (orment "espo#4m3res'

A! co!rs "-!ne e)pé"ition sp$ti$#e5 "es scienti(i!es "éco!6rent !ne p#$n3te !i n-$ !e 78é#éments' L$ t$%#e pério"i!e !-i#s ét$%#issent s!it #$ str!ct!re et #es propriétés "e #$ c#$ssi!et$%#e pério"i!e terrienne'

Les !estions "e 8 9 & (ont ré(érence $!) é#éments et 9 #$ t$%#e pério"i!e h4pothéti!es"onnés ci;"esso!s'



8' Q!e# é#ément $ #e p#!s petit r$4on $tomi!e *

A' <

,' =

/' r

D' A


8' ,' Le r$4on $tomi!e "imin!e "e +$!che 9 "roite et $!+mente "e h$!t en %$s'

7' Q!e# é#ément $ #e p#!s +r$n" r$4on $tomi!e *

A'

,' D

/' +

D' A


7' /' L-é#ément $4$nt #e p#!s +r$n" r$4on $tomi!e se tro!6e 9 #-e)tr.me +$!che et en %$s "e #$

t$%#e pério"i!e'

' >o!r!oi #-é#ément = $;t;i# !n r$4on $tomi!e p#!s petit !e #-é#ément I *

A' = $ %e$!co!p p#!s "-é#ectrons'

,' = $ %e$!co!p p#!s "e protons'

/' = $ !ne p#!s +r$n"e ch$r+e n!c#é$ire et "onc !ne p#!s +r$n"e $ttr$ction s!r #es é#ectrons'

D' = $ !ne p#!s +r$n"e rép!#sion entre #es é#ectrons'


' /' Les é#éments sit!és s!r #$ "roite "-!ne pério"e "onnée ont !ne p#!s +r$n"e ch$r+en!c#é$ire et !ne p#!s +r$n"e $ttr$ction s!r #es é#ectrons !e #es é#éments sit!és 9 +$!che'Donc5 ces é#éments pe!6ent retenir p#!s (ortement #es é#ectrons' En s!i6$nt !n +ro!pe 6ers #e%$s5 #-e((et "-écr$n $!+mente et p#!s "e co!ches intermé"i$ires "-é#ectrons se tro!6ent entre #$co!che "e 6$#ence et #e no4$!' En consé!ence #e r$4on $tomi!e $!+mente !$n" on 6$ 6ers#e %$s "-!n +ro!pe'

?' On "étermine !e #-é#ément @ est !n é#ément "e tr$nsition et !n mét$# ne!tre' /omment #er$4on $tomi!e "e @ pe!t;i# .tre comp$ré $! r$4on ioni!e *

A' Le r$4on ioni!e est p#!s +r$n"'



,' I#s ont 9 pe! pr3s #$ m.me t$i##e'

/' Le r$4on $tomi!e est p#!s +r$n"'

D' A!c!ne "es $((irm$tions ci;"ess!s'


?' /' Les é#éments "e tr$nsition per"ent "es é#ectrons et "e6iennent "es c$tions' /es c$tionsten"ent 9 $6oir "es r$4ons p#!s petits !e #es mét$!) "e tr$nsition ne!tres'

' L-é#ément S $ trois ét$ts h$%it!e#s "-o)4"$tion : B 15 C5 1' Q!e# ét$t $ #e p#!s +r$n" r$4on *

A' L-$tome ne!tre'

,' Le c$tion'

/' L-$nion'

D' To!s sont 9 pe! pr3s sem%#$%#es'


' /' L-$nion $ #e r$4on #e p#!s +r$n" p$rce !-i# $ !n p#!s +r$n" nom%re "-é#ectrons occ!p$nt#es or%it$#es $!to!r "! no4$!'

' Q!e# é#ément $ #$ p#!s +r$n"e éner+ie "-ionis$tion *

A' A

,' +

/' E

D' r


' /' L-éner+ie "-ionis$tion $!+mente "e +$!che 9 "roite et "e %$s en h$!t'

F' Q!e# é#ément $ #$ p#!s petite éner+ie "-ionis$tion *

A' A

,' e

/' D

D' V


F' D' L-éner+ie "-ionis$tion est p#!s %$sse 6ers #$ +$!che et #e %$s "e #$ t$%#e' L-é#ément V est #ep#!s proche "e cette #oc$#is$tion'

&C' Q!e# é#ément ser$it #e p#!s pro%$%#ement !n mét$# $4$nt !n point "e (!sion %$s *

A' <



,' N

/' R

D' T


&C' A' Les mét$!) $#c$#ins ont !n point "e (!sion tr3s %$s po!r "es mét$!)'

&&' Q!e##e c$r$ctéristi!e est respons$%#e "es 6$ri$tions "e #-éner+ie "-ionis$tion o%ser6ées!$n" on se "ép#$ce 6ers #e %$s #e #on+ "-!ne co#onne *

A' Une $ttr$ction croiss$nte "! no4$! s!r #es é#ectrons'

,' Un e((et "-écr$n $ccr! s!r #es é#ectrons5 "es r$4ons $tomi!e et ioni!e croiss$nts'

/' Un e((et "-écr$n $ccr! s!r #es é#ectrons5 !ne $ttr$ction n!c#é$ire croiss$nte s!r #es é#ectrons'

D' Une $ttr$ction n!c#é$ire croiss$nte s!r #es é#ectrons5 "es r$4ons $tomi!e et ioni!ecroiss$nts'


&&' ,' Les é#éments en %$s "e #$ t$%#e pério"i!e ont !ne éner+ie "-ionis$tion %$sse p$rce!-i#s sont proté+és Gm$s!ésH "e #$ ch$r+e positi6e "! no4$! et ces é#éments ont !n +r$n"r$4on $tomi!e' >#!s #es é#ectrons sont #oin "! no4$! et p#!s i# est $isé "-en#e; 6er #es é#ectrons#es p#!s e)térie!rs'

&1' Q!e# é#ément $ #-é#ectroné+$ti6ité #$ p#!s %$sse *

A' E

,' V

/' D

D' e


&1' ,' L-é#ectroné+$ti6ité est #-$ttr$ction re#$ti6e "! no4$! s!r #es é#ectrons imp#i!és "$ns !ne

#i$ison chimi!e' E##e $!+mente "e #$ +$!che 6ers #$ "roite et "e %$s en h$!t G#$ m.meten"$nce !e po!r #-éner+ie "-ionis$tionH'

&8' L-$((inité é#ectroni!e est :

A' L-éner+ie #i%érée !$n" !n é#ectron est $o!té 9 !n $tome ne!tre et #e tr$ns(orme en $nion'

,' L-éner+ie nécess$ire po!r en#e6er !n é#ectron 9 !n $tome ne!tre "e #-é#ément en ph$se+$0e!se'

/' L$ c$p$cité "-!n $tome 9 $ttirer "es é#ectrons !$n" i# (orme !ne #i$ison $6ec !n $!tre

$tome'D' , et /'




&8' A' Le choi) A est #$ "é(inition "e #-$((inité é#ectroni!e' Le choi) , est #$ "é(inition "e#-éner+ie "-ionis$tion $#ors !e #e choi) / est #$ "é(inition "e #-é#ectroné+$ti6ité'

&7' Q!e# é#ément $ #$ p#!s +r$n"e $((inité é#ectroni!e *

A' A

,' D

/' +

D' r


&7' ,' L-$((inité é#ectroni!e est p#!s +r$n"e che0 #es non;mét$!) et p#!s ($i%#e che0 #esmét$!)' Les é#éments A5 + et O sont to!s "es mét$!) $6ec !ne $((inité é#ectroni!e ($i%#e' Lesé#éments 6ers #$ "roite et #e h$!t "e #$ t$%#e ten"ent 9 $6oir #es p#!s +r$n; "es $((initésé#ectroni!es5 p!is!e ces é#éments sont #es moins mét$##i!es Gen e)c#!$nt #es +$0 r$resH'

&' Q!e# é#ément ser$it #e p#!s pro%$%#ement !n mét$##oJ"e *

A' V

,' K

/' c

D' (


&' /' Les mét$##oJ"es sont "es é#éments semi;mét$##i!es Gc-est;9;"ire5 entre #es mét$!) et #esnon mét$!)H' S!r #$ t$%#e pério"i!e5 #es é#éments s!i6$nts sont consi"érés comme "esmét$##oJ"es : ,5 Si5 e5 As5 S%5 Te5 >o et At' Note0 #-emp#$cement "e ces é#éments s!r !ne 6r$iet$%#e pério"i!e' S!r #$ t$%#e pério"i!e h4pothéti!e consi; "érée "$ns cette !estion5 se!##-é#ément c est 9 #-emp#$cement $"é!$t po!r .tre consi"éré comme !n mét$##oJ"e'

&?' Q!e##e propriété ne "écrit p$s #es non mét$!) *

A' Une é#ectroné+$ti6ité é#e6ée'

,' Une (r$+i#ité 9 #$ c$ss!re'

/' Des con"!cti6ités thermi!e et é#ectri!e ($i%#es'

D' A!c!ne "es précé"entes'


&?' D' Les choi) A 9 / "écri6ent "es non;mét$!)'

&' Q!e##e phr$se "écrit #es mét$!) $#c$#ins G+ro!pe IAH *

A' >#!s ré$cti(s !e #es é#éments "! +ro!pe II'



,' >e! o! p$s "e ré$ction $6ec #-e$!'

/' Morment "es #i$isons (ortes $6ec #es non mét$!)'

D' A et /'


&' D' Les choi) A et / sont !stes' Les mét$!) $#c$#ins ré$+issent 6io#emment $6ec #-e$!' Une)emp#e en est #$ ré$ction 6io#ente "! so"i!m "$ns "e #-e$!' Les mét$!) $#c$#ins ont é+$#ement!ne é#ectroné+$ti6ité %$sse'

&' Les mét$##oJ"es :

A' Ont cert$ines propriétés "es mét$!) et "es non mét$!)'

,' /ontiennent "es é#éments "$ns #e +ro!pe III,'

/' >e!6ent $6oir "es con"!cti6ités é#ectri!es %$sses'

D' A et /'


&' D' Les choi) A et / sont !stes' /omme i# $ été e)posé précé"emment5 #es mét$##oJ"esposs3"ent cert$ines propriétés "es mét$!) et cert$ines propriétés "es non;mét$!)'/epen"$nt5 #es é#éments "! +ro!pe III, sont "es mét$!) "e tr$nsition5 p$s "es mét$##oJ"es'

&F' Q!e##e c$r$ctéristi!e n-est p$s !ne propriété "es é#éments "e tr$nsition *

A' Des ét$ts "-o)4"$tion m!#tip#es'

,' Un c$r$ct3re non mét$##i!e'

/' I#s (orment "es ions co#orés en so#!tion'

D' I#s (orment "es ions comp#e)es'


&F' ,' Les é#éments "e tr$nsition sont "es mét$!)' Les $!tres choi) sont !stes'

1C' Le p$r$m$+nétisme5 c$p$cité 9 .tre $ttiré p$r !n ch$mp m$+néti!e5 est présenté p$r :

A' To!te s!%st$nce possé"$nt "es é#ectrons non $pp$riés'

,' Des é#éments "e tr$nsition !i ont "es é#ectrons "-or%it$#e " p$r p$ires'

/' Des é#éments non mét$##i!es !i ont "es é#ectrons "-or%it$#e p non $pp$riés'

D' Des é#éments non mét$##i!es !i ont "es é#ectrons "-or%it$#e p p$r p$ires'


1C' A' Les é#éments p$r$m$+néti!es sont "es s!%st$nces !i ten"ent 9 se "ép#$cer "$ns !nch$mp m$+néti!e' I#s ont é+$#ement ten"$nce 9 $6oir !n o! p#!sie!rs é#ectrons non $pp$riés'L$ p#!p$rt "es mét$!) "e tr$nsition et "e #e!rs composés se tro!6$nt "$ns "es ét$ts



"-o)4"$tion !i comportent "es so!s;co!ches é#ectroni!es internes incomp#3tes5 sontp$r$m$+néti!es'

SOLUTIONS

NA

L$ t$%#e pério"i!e

&' D' Les +$0 r$res sont #e +ro!pe #e p#!s st$%#e'

1' D' Les $nom3res et #es épim3res sont ét!"iés en chimie or+$ni!e' Les monom3res sont "esmo#éc!#es composées "-!ne se!#e !nité' Les monom3res se po#4mérisent et (orment "espo#4m3res'

8' ,' Le r$4on $tomi!e "imin!e "e +$!che 9 "roite et $!+mente "e h$!t en %$s'

7' /' L-é#ément $4$nt #e p#!s +r$n" r$4on $tomi!e se tro!6e 9 #-e)tr.me +$!che et en %$s "e #$

t$%#e pério"i!e'

' /' Les é#éments sit!és s!r #$ "roite "-!ne pério"e "onnée ont !ne p#!s +r$n"e ch$r+en!c#é$ire et !ne p#!s +r$n"e $ttr$ction s!r #es é#ectrons !e #es é#éments sit!és 9 +$!che'Donc5 ces é#éments pe!6ent retenir p#!s (ortement #es é#ectrons' En s!i6$nt !n +ro!pe 6ers #e%$s5 #-e((et "-écr$n $!+mente et p#!s "e co!ches intermé"i$ires "-é#ectrons se tro!6ent entre #$co!che "e 6$#ence et #e no4$!' En consé!ence #e r$4on $tomi!e $!+mente !$n" on 6$ 6ers#e %$s "-!n +ro!pe'

?' /' Les é#éments "e tr$nsition per"ent "es é#ectrons et "e6iennent "es c$tions' /es c$tionsten"ent 9 $6oir "es r$4ons p#!s petits !e #es mét$!) "e tr$nsition ne!tres'

' /' L-$nion $ #e r$4on #e p#!s +r$n" p$rce !-i# $ !n p#!s +r$n" nom%re "-é#ectrons occ!p$nt#es or%it$#es $!to!r "! no4$!'

' /' L-éner+ie "-ionis$tion $!+mente "e +$!che 9 "roite et "e %$s en h$!t'

F' D' L-éner+ie "-ionis$tion est p#!s %$sse 6ers #$ +$!che et #e %$s "e #$ t$%#e' L-é#ément V est #ep#!s proche "e cette #oc$#is$tion'

&C' A' Les mét$!) $#c$#ins ont !n point "e (!sion tr3s %$s po!r "es mét$!)'

&&' ,' Les é#éments en %$s "e #$ t$%#e pério"i!e ont !ne éner+ie "-ionis$tion %$sse p$rce!-i#s sont proté+és Gm$s!ésH "e #$ ch$r+e positi6e "! no4$! et ces é#éments ont !n +r$n"r$4on $tomi!e' >#!s #es é#ectrons sont #oin "! no4$! et p#!s i# est $isé "-en#e; 6er #es é#ectrons#es p#!s e)térie!rs'

&1' ,' L-é#ectroné+$ti6ité est #-$ttr$ction re#$ti6e "! no4$! s!r #es é#ectrons imp#i!és "$ns !ne#i$ison chimi!e' E##e $!+mente "e #$ +$!che 6ers #$ "roite et "e %$s en h$!t G#$ m.meten"$nce !e po!r #-éner+ie "-ionis$tionH'

&8' A' Le choi) A est #$ "é(inition "e #-$((inité é#ectroni!e' Le choi) , est #$ "é(inition "e#-éner+ie "-ionis$tion $#ors !e #e choi) / est #$ "é(inition "e #-é#ectroné+$ti6ité'

&7' ,' L-$((inité é#ectroni!e est p#!s +r$n"e che0 #es non;mét$!) et p#!s ($i%#e che0 #esmét$!)' Les é#éments A5 + et O sont to!s "es mét$!) $6ec !ne $((inité é#ectroni!e ($i%#e' Lesé#éments 6ers #$ "roite et #e h$!t "e #$ t$%#e ten"ent 9 $6oir #es p#!s +r$n; "es $((inités



é#ectroni!es5 p!is!e ces é#éments sont #es moins mét$##i!es Gen e)c#!$nt #es +$0 r$resH'

&' /' Les mét$##oJ"es sont "es é#éments semi;mét$##i!es Gc-est;9;"ire5 entre #es mét$!) et #esnon mét$!)H' S!r #$ t$%#e pério"i!e5 #es é#éments s!i6$nts sont consi"érés comme "esmét$##oJ"es : ,5 Si5 e5 As5 S%5 Te5 >o et At' Note0 #-emp#$cement "e ces é#éments s!r !ne 6r$iet$%#e pério"i!e' S!r #$ t$%#e pério"i!e h4pothéti!e consi; "érée "$ns cette !estion5 se!#

#-é#ément c est 9 #-emp#$cement $"é!$t po!r .tre consi"éré comme !n mét$##oJ"e'

&?' D' Les choi) A 9 / "écri6ent "es non;mét$!)'

&' D' Les choi) A et / sont !stes' Les mét$!) $#c$#ins ré$+issent 6io#emment $6ec #-e$!' Une)emp#e en est #$ ré$ction 6io#ente "! so"i!m "$ns "e #-e$!' Les mét$!) $#c$#ins ont é+$#ement!ne é#ectroné+$ti6ité %$sse'

&' D' Les choi) A et / sont !stes' /omme i# $ été e)posé précé"emment5 #es mét$##oJ"esposs3"ent cert$ines propriétés "es mét$!) et cert$ines propriétés "es non;mét$!)'/epen"$nt5 #es é#éments "! +ro!pe III, sont "es mét$!) "e tr$nsition5 p$s "es mét$##oJ"es'

&F' ,' Les é#éments "e tr$nsition sont "es mét$!)' Les $!tres choi) sont !stes'

1C' A' Les é#éments p$r$m$+néti!es sont "es s!%st$nces !i ten"ent 9 se "ép#$cer "$ns !nch$mp m$+néti!e' I#s ont é+$#ement ten"$nce 9 $6oir !n o! p#!sie!rs é#ectrons non $pp$riés'L$ p#!p$rt "es mét$!) "e tr$nsition et "e #e!rs composés se tro!6$nt "$ns "es ét$ts"-o)4"$tion !i comportent "es so!s;co!ches é#ectroni!es internes incomp#3tes5 sontp$r$m$+néti!es'


NA


L$ str!ct!re $tomi!e

&' L-é#ément K $ !n nom%re $tomi!e "e et !ne m$sse $tomi!e "e &8' L-é#ément K $ :

A' ? protons'

,' ? é#ectrons'

/' ? ne!trons'

D' A et ,'


&' /' Le nom%re $tomi!e "onne #e nom%re "e protons et "-é#ectrons conten!s "$ns #-$tomene!tre' L$ m$sse $tomi!e est #$ somme "! nom%re "e protons et "e ne!trons' /et é#émentp$rtic!#ier $ protons5 é#ectrons et G&8 H5 soit ? ne!trons'

1' L$ m$sse $tomi!e "! so"i!m est 115FF +mo#' /ette m$sse $tomi!e n-est p$s !n nom%reentier 9 c$!se :

A' De #$ "irection "! spin'

,' Des isotopes'



/' D-!ne "ensité iné+$#e'

D' Des !$nt$'


1' ,' Les m$sses $tomi!es ne sont p$s "es entiers p$rce !e %e$!co!p "-é#éments ont "es

isotopes' Les isotopes sont "es $tomes $4$nt #e m.me nom%re "e protons m$is !n nom%re"i((érent "e ne!trons comp$ré 9 #-é#ément' >$r e)emp#e5 #es trois (ormes "e #-h4"ro+3ne sont #eproti!m G& proton5 & é#ectronH5 #e "e!téri!m G& proton5 & ne!tron5 & é#ectronH5 #e triti!mG#proton5 1 ne!trons5 & é#ectronH' Q!$n" #es nom%res re#$ti(s "e ces (ormes "e #-h4"ro+3ne sontm!#tip#iés p$r #e!rs poi"s $tomi!es5 #$ 6$#e!r mo4enne "! poi"s $tomi!e "e #-h4"ro+3nes-$63re #é+3rement s!périe!re 9 &'

8' mes!re !e #es é#ectrons s-é#oi+nent "! no4$! :

A' L-éner+ie cinéti!e $!+mente'

,' L-éner+ie potentie##e $!+mente'

/' L-éner+ie cinéti!e reste const$nte'

D' L-éner+ie potentie##e reste const$nte'


8' ,' Une p#!s +r$n"e sép$r$tion "es ch$r+es positi6es et né+$ti6es $ #ie! 9 mes!re !e #esé#ectrons s-é#oi+nent "! no4$! ch$r+é positi6ement'

7' /omment #es é#ectrons et #es protons pe!6ent;i#s se comp$rer en m$sse et en !$ntité "ech$r+e *

A' 2.me m$sse5 m.me ch$r+e'

,' 2$sse "i((érente5 m.me ch$r+e'

/' 2.me m$sse5 ch$r+e "i((érente'

D' 2$sse "i((érente5 ch$r+e "i((érente'


7' ,' Les é#ectrons sont %e$!co!p p#!s petits !e #es protons o! #es ne!trons m$is i#s ont #$m.me 6$#e!r "e ch$r+e Gm.me 6$#e!r $%so#!e "e #$ ch$r+eH'

' Le!e# est #e nom%re !$nti!e princip$# *

A'#

,'s

/'n

D'm




' /' Le nom%re !$nti!e P # est #e nom%re !$nti!e "e moment $n+!#$ire' Le s4m%o#e Ps représente #e nom%re !$nti!e "e spin et P m est #e nom%re !$nti!e m$+néti!e'Se!# #e choi) / est !ste5 P n ét$nt #e nom%re !$nti!e princip$#'

?' Le nom%re !$nti!e # se ré(3re5 "$ns #-é#ectron5 9 son :

A' Ni6e$! "-éner+ie',' Spin'

/' Orient$tion m$+néti!e'

D' 2oment $n+!#$ire'


?' D' Le nom "e ce nom%re !$nti!e e)p#i!e s$ si+ni(ic$tion' Le nom%re !$nti!e P # in"i!e #e moment $n+!#$ire "-!n é#ectron'

' Q!e# énoncé est ($!) *

A' Les 6$#e!rs "e # s-éche#onnent "e C 9 Gn;#H'

,' Le nom%re "e 6$#e!rs possi%#es "e # "écrit #e nom%re "e so!s;co!ches "$ns !ne co!cheGshe##5 en $n+#$isH

/' Les !$tre premi3res so!s;co!ches !i correspon"ent 9 # C5 &5 1 et 8 sont s5 p5 " et ('

D' D$ns #$ co!che n 15 i# 4 $ & so!sco!che'


' D' D$ns #$ secon"e co!che5 i# 4 $ "e!) so!s;co!ches' /es so!s;co!ches sont #es so!s;co!ches s et p' Les choi) A5 , et / sont "es "escriptions !stes "! nom%re !$nti!e "emoment $n+!#$ire'

' Q!-est;ce !e #e nom%re !$nti!e m$+néti!e ne ($it p$s :

A' Décrire #e spin "e #-é#ectron'

,' >réciser #es or%it$#es p$rtic!#i3res "$ns #es so!s;co!ches'

/' A6oir "es 6$#e!rs entre & et B&'

D' S!++érer !-i# 4 $ to!o!rs !n nom%re imp$ir "-or%it$#es "$ns !ne so!s;co!che'


' A' Les choi) ,5 / et D sont "es "escriptions !stes "! nom%re !$nti!e m$+néti!e' Lechoi) A "écrit #e nom%re !$nti!e "e spin'

F' L-é#ément c$r%one $ !n nom%re $tomi!e "e ?' Q!e##e est #$ 6$#e!r "es nom%res !$nti!esn et # po!r #-or%it$#e #$ p#!s remp#ie *

A'n &5 # 1'

,'n 15 # 1'



/'n &5 # &'

D'n 15 # &'


F' D' Le c$r%one $ !n nom%re $tomi!e "e ? et !ne con(i+!r$tion é#ectroni!e "e & s15 1s15 1p1'

Donc5 #es é#ectrons sont s!r #$ "e!)i3me co!che Gn 1H et "e!) so!s;co!ches se tro!6ent s!r #$co!che #$ p#!s e)terne G# &H' R$ppe#e0;6o!s !e se!#e #$ p#!s +r$n"e 6$#e!r "e # est "onnée'Les 6$#e!rs "e # sont C et & m$is se!#e #$ 6$#e!r #$ p#!s +r$n"e "e # 5 #$ 6$#e!r &5 est notée'

&C' Un é#ément poss3"e !ne con(i+!r$tion é#ectroni!e &s15 1s15 1p?5 8s15 8p7' Q!e# est #enom%re $tomi!e "e cet é#ément *

A' &?

,' &1

/' &7

D' I# n-4 $ p$s $sse0 "-in(orm$tions po!r #e "éterminer'


&C' A' A""itionne0 #es é#ectrons' >o!r cet é#ément5 #e nom%re "-é#ectrons est é+$# $! nom%re"e protons et #$ somme "es é#ectrons est é!i6$#ente $! nom%re $tomi!e'

&&' Q!e##e proposition n-est p$s concernée p$r #e nom%re !$nti!e "e spin *

A' Les é#ectrons "-or%it$#e ont "es spins opposés'

,' Les 6$#e!rs "e s sont B&1 o! &1'

/' Les "e!) é#ectrons en rot$tion "e spin "onnent n$iss$nce 9 "es ch$mps m$+néti!es'

D' A!c!ne "es propositions ci;"ess!s'


&&' D' Les choi) A 9 / "écri6ent correctement #e nom%re !$nti!e "e spin' Donc5 #e %on choi)est D'

&1' L$ so!s;co!che ( contient :

A' 8 or%it$#es'

,' or%it$#es'

/' or%it$#es'

D' F or%it$#es'


&1' /' L$ so!s;co!che s contient !ne or%it$#e5 #$ p $ 8 or%it$#es5 #$ " $ or%it$#es et #$ ( $ or%it$#es'



&8' Les é#ectrons ne pe!6ent .tre #oc$#isés "$ns #-esp$ce 9 $!c!n moment "! temps'/epen"$nt5 #es or%it$#es "écri6ent "es ré+ions "e pro%$%i#ité "e tro!6er #es é#ectrons' L-or%it$#e!i n-est p$s correctement $ssociée 9 s$ (orme est :

A's5 s4métri!e sphéri!e'

,' p5 en (orme "-h$#t3re'/'"5 s4métri!e sphéri!e'

D' A et ,'


&8' /' En terme "e (orme5 #es so!s;co!ches s sont s4métri!es sphéri!es5 #es or%it$#es p ont!ne (orme "-h$#t3re et #es or%it$#es " ont !$tre #o%es'

&7' Les é#ectrons remp#issent #es so!s;co!;ches "$ns #-or"re "e :

A' Dist$nce "écroiss$nte "! no4$!'

,' Éner+ie croiss$nte'

/' Dist$nce croiss$nte "! no4$!'

D' , et /'


&7' D' Le choi) A n-est p$s !ste p$rce !e #es é#ectrons remp#issent #es so!s;co!ches "$ns

#-or"re "-éner+ie croiss$nte' Les choi) , et / sont !stes' Donc5 #e %on choi) est D'

&' Q!e# principe5 o! r3+#e5 $((irme !e se!#s "e!) é#ectrons pe!6ent occ!per !ne or%it$#e *

A' Le principe "-incertit!"e "e eisen%er+'

,' L$ r3+#e "e !n"'

/' Le principe "-e)c#!sion "e >$!#i'

D' A!c!ne "es réponses précé"entes'


&' /' Le principe "-incertit!"e "e eisen%er+ $((irme !-i# est impossi%#e "e conn$treprécisément en m.me temps #$ 6itesse et #$ position "-!n é#ectron' L$ r3+#e "e !n" "it !e #esé#ectrons occ!pent ch$!e or%it$#e "-!n t4pe "onné !n 9 !n et $6ec "es spins i"enti!es $6$nt!e to!t $pp$riement "-é#ectrons "e spin opposé p!isse se pro"!ire s!r ces or%it$#es' Le choi)/5 #e principe "-e)c#!sion "e >$!#i5 est #$ réponse !ste'

&?' Q!$n" !n $tome est #e p#!s st$%#e5 com%ien "-é#ectrons $;t;i# s!r s$ co!che "e 6$#ence *

A' 7

,' ?

/'



D' &C


&?' /' Les $tomes ont #e!r st$%i#ité m$)im$#e !$n" i#s contiennent é#ectrons s!r #e!r co!che"e 6$#ence'

&' Le pot$ssi!m $ !n nom%re $tomi!e "e &F' Q!e##e con(i+!r$tion é#ectroni!e "écrit !n ét$te)cité "! pot$ssi!m *

A' &s15 1s15 1p?5 8s15 8p?57s&

,' &s15 1s15 1p?5 8s15 8p

/' &s15 1s15 1p?5 8s15 8p?

D' &s15 1s15 1p?5 8s15 8p5 7s1

A((icher #$ réponse&' D' D$ns #e!r ét$t e)cité5 #es $tomes ont #e!rs é#ectrons "e #e!rs or%it$#es in(érie!res pro;p!#sés 6ers "es or%it$#es "-éner+ie p#!s é#e6ée' Le choi) A montre #-ét$t "e %$se o! ét$t"-éner+ie #e p#!s %$s "! pot$ssi!m' Le choi) , montre é#ectrons s!r #-or%it$#e p !i ne pe!t encontenir !e ?' Le choi) / n-$ !e & é#ectrons et non #es &F é#ec; trons "! pot$ssi!m' Le choi)D montre !n "es é#ectrons "e 8p prop!#sé s!r #-or%it$#e "-éner+ie p#!s é#e6ée5 #$ 7s'

&' Q!$n" !n é#ectron reto!rne 9 son ét$t "e %$se5 i# #i%3re :

A' Des p$rtic!#es $#ph$'

,' Des p$rtic!#es %.t$'

/' Des protons'

D' Des photons'


&' D' Les p$rtic!#es $#ph$ sont "es no4$!) "-hé#i!m et #es p$rtic!#es %.t$ sont "es é#ec; trons'Se!#s "es photons sont #i%érés si #es é#ectrons se "ép#$cent "-or%it$#es "-éner; +ie p#!s é#e6ée6ers "es or%it$#es "-éner+ie moins é#e6ée'

&F' Q!e##e so!s;co!che $ #-or"re !ste "-éner+ie croiss$nte *

A' 8s5 8p5 8"5 7s5 7p5 7"5 s

,' 8s5 8p5 8"5 7s5 7p5 s5 7"

/' 8s5 8p5 7s5 8"5 7p5 s5 7"

D' 8s5 8p5 7s5 8"5 7p5 7"5 s


&F' /' L-or"re "e remp#iss$+e "es so!s;co!ches p$r #es é#ectrons est #s5 1s5 1p5 8s5 8p5 7s5 8"5 7p5s5 7"5 p5 etc'



1C' Q!e##e so!s;co!che $ !n nom%re !$nti!e princip$# "e 7 et !n nom%re !$nti!e "emoment $n+!#$ire "e 1 *

A' 7s

,' 1p

/' 7(

D' 7"


1C' D' Si n 75 #$ so!s;co!che "oit .tre !ne 7s5 7p5 7" o! !ne 7(' Si # 15 #es 6$#e!rs "e # 6ont"e C 9 1 GC5 &5 1H et #$ 6$#e!r # 1 correspon" 9 #$ troisi3me so!s;co!che "e #$ 7e co!che5 #$so!s;co!che 7"' Si # &5 #$ so!s;co!che ser$it 7p et5 si # C5 #$ so!sco!che ser$it 7s'

SOLUTIONS

NA

L$ str!ct!re $tomi!e

&' /' Le nom%re $tomi!e "onne #e nom%re "e protons et "-é#ectrons conten!s "$ns #-$tomene!tre' L$ m$sse $tomi!e est #$ somme "! nom%re "e protons et "e ne!trons' /et é#émentp$rtic!#ier $ protons5 é#ectrons et G&8 H5 soit ? ne!trons'

1' ,' Les m$sses $tomi!es ne sont p$s "es entiers p$rce !e %e$!co!p "-é#éments ont "esisotopes' Les isotopes sont "es $tomes $4$nt #e m.me nom%re "e protons m$is !n nom%re"i((érent "e ne!trons comp$ré 9 #-é#ément' >$r e)emp#e5 #es trois (ormes "e #-h4"ro+3ne sont #eproti!m G& proton5 & é#ectronH5 #e "e!téri!m G& proton5 & ne!tron5 & é#ectronH5 #e triti!mG#proton5 1 ne!trons5 & é#ectronH' Q!$n" #es nom%res re#$ti(s "e ces (ormes "e #-h4"ro+3ne sontm!#tip#iés p$r #e!rs poi"s $tomi!es5 #$ 6$#e!r mo4enne "! poi"s $tomi!e "e #-h4"ro+3nes-$63re #é+3rement s!périe!re 9 &'

8' ,' Une p#!s +r$n"e sép$r$tion "es ch$r+es positi6es et né+$ti6es $ #ie! 9 mes!re !e #esé#ectrons s-é#oi+nent "! no4$! ch$r+é positi6ement'

7' ,' Les é#ectrons sont %e$!co!p p#!s petits !e #es protons o! #es ne!trons m$is i#s ont #$m.me 6$#e!r "e ch$r+e Gm.me 6$#e!r $%so#!e "e #$ ch$r+eH'

' /' Le nom%re !$nti!e P # est #e nom%re !$nti!e "e moment $n+!#$ire' Le s4m%o#e Ps représente #e nom%re !$nti!e "e spin et P m est #e nom%re !$nti!e m$+néti!e'Se!# #e choi) / est !ste5 P n ét$nt #e nom%re !$nti!e princip$#'

?' D' Le nom "e ce nom%re !$nti!e e)p#i!e s$ si+ni(ic$tion' Le nom%re !$nti!e P # in"i!e #e moment $n+!#$ire "-!n é#ectron'

' D' D$ns #$ secon"e co!che5 i# 4 $ "e!) so!s;co!ches' /es so!s;co!ches sont #es so!s;co!ches s et p' Les choi) A5 , et / sont "es "escriptions !stes "! nom%re !$nti!e "emoment $n+!#$ire'

' A' Les choi) ,5 / et D sont "es "escriptions !stes "! nom%re !$nti!e m$+néti!e' Lechoi) A "écrit #e nom%re !$nti!e "e spin'



F' D' Le c$r%one $ !n nom%re $tomi!e "e ? et !ne con(i+!r$tion é#ectroni!e "e & s15 1s15 1p1'Donc5 #es é#ectrons sont s!r #$ "e!)i3me co!che Gn 1H et "e!) so!s;co!ches se tro!6ent s!r #$co!che #$ p#!s e)terne G# &H' R$ppe#e0;6o!s !e se!#e #$ p#!s +r$n"e 6$#e!r "e # est "onnée'Les 6$#e!rs "e # sont C et & m$is se!#e #$ 6$#e!r #$ p#!s +r$n"e "e # 5 #$ 6$#e!r &5 est notée'

&C' A' A""itionne0 #es é#ectrons' >o!r cet é#ément5 #e nom%re "-é#ectrons est é+$# $! nom%re

"e protons et #$ somme "es é#ectrons est é!i6$#ente $! nom%re $tomi!e'

&&' D' Les choi) A 9 / "écri6ent correctement #e nom%re !$nti!e "e spin' Donc5 #e %on choi)est D'

&1' /' L$ so!s;co!che s contient !ne or%it$#e5 #$ p $ 8 or%it$#es5 #$ " $ or%it$#es et #$ ( $ or%it$#es'

&8' /' En terme "e (orme5 #es so!s;co!ches s sont s4métri!es sphéri!es5 #es or%it$#es p ont!ne (orme "-h$#t3re et #es or%it$#es " ont !$tre #o%es'

&7' D' Le choi) A n-est p$s !ste p$rce !e #es é#ectrons remp#issent #es so!s;co!ches "$ns#-or"re "-éner+ie croiss$nte' Les choi) , et / sont !stes' Donc5 #e %on choi) est D'

&' /' Le principe "-incertit!"e "e eisen%er+ $((irme !-i# est impossi%#e "e conn$treprécisément en m.me temps #$ 6itesse et #$ position "-!n é#ectron' L$ r3+#e "e !n" "it !e #esé#ectrons occ!pent ch$!e or%it$#e "-!n t4pe "onné !n 9 !n et $6ec "es spins i"enti!es $6$nt!e to!t $pp$riement "-é#ectrons "e spin opposé p!isse se pro"!ire s!r ces or%it$#es' Le choi)/5 #e principe "-e)c#!sion "e >$!#i5 est #$ réponse !ste'

&?' /' Les $tomes ont #e!r st$%i#ité m$)im$#e !$n" i#s contiennent é#ectrons s!r #e!r co!che"e 6$#ence'

&' D' D$ns #e!r ét$t e)cité5 #es $tomes ont #e!rs é#ectrons "e #e!rs or%it$#es in(érie!res pro;p!#sés 6ers "es or%it$#es "-éner+ie p#!s é#e6ée' Le choi) A montre #-ét$t "e %$se o! ét$t"-éner+ie #e p#!s %$s "! pot$ssi!m' Le choi) , montre é#ectrons s!r #-or%it$#e p !i ne pe!t encontenir !e ?' Le choi) / n-$ !e & é#ectrons et non #es &F é#ec; trons "! pot$ssi!m' Le choi)D montre !n "es é#ectrons "e 8p prop!#sé s!r #-or%it$#e "-éner+ie p#!s é#e6ée5 #$ 7s'

&' D' Les p$rtic!#es $#ph$ sont "es no4$!) "-hé#i!m et #es p$rtic!#es %.t$ sont "es é#ec; trons'Se!#s "es photons sont #i%érés si #es é#ectrons se "ép#$cent "-or%it$#es "-éner; +ie p#!s é#e6ée6ers "es or%it$#es "-éner+ie moins é#e6ée'

&F' /' L-or"re "e remp#iss$+e "es so!s;co!ches p$r #es é#ectrons est #s5 1s5 1p5 8s5 8p5 7s5 8"5 7p5s5 7"5 p5 etc'

1C' D' Si n 75 #$ so!s;co!che "oit .tre !ne 7s5 7p5 7" o! !ne 7(' Si # 15 #es 6$#e!rs "e # 6ont"e C 9 1 GC5 &5 1H et #$ 6$#e!r # 1 correspon" 9 #$ troisi3me so!s;co!che "e #$ 7e co!che5 #$so!s;co!che 7"' Si # &5 #$ so!s;co!che ser$it 7p et5 si # C5 #$ so!sco!che ser$it 7s'


NA


Les ré$ctions chimi!es' Les composés chimi!es'



&' /om%ien "e mo#es représentent 7C5& + "e 2+SO7 *

A' C51 mo#

,' C588 mo#

/' C5C mo#

D' C5? mo#


&' ,' Reporte0;6o!s $! c$#c!# s!i6$nt'

1' /om%ien "e +r$mmes 4 $;t;i# "$ns C57 mo# "e /$/O8 *

A' 1C +

,' 8C +

/' 7C +

D' C +


1' /' E)$mine0 #e c$#c!# s!i6$nt'

8' Q!e# est $ppro)im$ti6ement #e po!rcent$+e5 en poi"s5 "e #-o)4+3ne "$ns A+NO8 *

A' 11

,' 17

/' 1

D' 81


8' /' Reporte0;6o!s $! c$#c!# s!i6$nt'

7' L$ composition en po!rcent$+e "-!n composé est "onnée ci;$pr3s' Q!e##e est #$ (orm!#eempiri!e "! composé * / &5 S 715& N 8?5 58

A' N81/S

,' N11/8S

/' N1/8S

D' N17/S




7' D' Le c$#c!# po!r "éterminer #$ (orm!#e empiri!e est "onné ci;$pr3s' S!pposons !-i# 4 $&CC + "e composé' /e#$ "onner$it &5 + /5 715& + S5 8?5 + N et 58 + '

Donc5 #e composé est : /&58S&58N15?58

Di6ise0 ch$c!n p$r &58 :

/&S&N17 o! en ré$rr$n+e$nt : N17/S

' Un composé $ !ne composition en po!rcent$+e "onnée ci;$pr3s' / 7F58 O 785 ?5F Si#e poi"s mo#éc!#$ire "! composé est 1&F +mo#5 !e##e est #$ (orm!#e mo#éc!#$ire "! composé *

A' /8O18

,' /1O1

/' /8O1

D' A!c!ne "es réponses ci;"ess!s'


' D' S!pposons !-i# 4 $it &CC + "e composé'

Donc5 #e composé est /75&O15?5F

Di6ise0 ch$c!n p$r 15 :

/&5O&15

2!#tip#ie0 p$r 1 :

/8O1

/e composé p3se 8 +mo#e' /-est trois (ois moins !e #e poi"s mo#éc!#$ire "! composéinconn! !i est 1&F' Donc5 m!#tip#ie0 p$r 8 po!r o%tenir #$ (orm!#e mo#éc!#$ire :

/FO?&

?' Le nom%re "-A6o+$"ro est :

A' Le nom%re "-$tomes "$ns & + "e poi"s $tomi!e "e n-importe !e# é#ément'

,' Appro)im$ti6ement ?5C1 &C18'

/' Le nom%re "e mo#éc!#es "$ns !n composé'

D' Les choi) A et ,'




?' D' Le nom%re "-A6o+$"ro est $ppro)im$ti6ement é+$# 9 ?5C1 &C18' /-est #e nom%re"-$tomes présent "$ns & +r$mme "e poi"s $tomi!e "e n-importe !e# é#ément'

' Le!e# "e ces énoncés5 9 propos "es (orm!#es chimi!es5 n-est p$s 6r$i *

A' L$ (orm!#e mo#éc!#$ire pe!t .tre "é"!ite "e #$ (orm!#e empiri!e et "! poi"s mo#éc!#$ire'

,' L$ (orm!#e mo#éc!#$ire pe!t .tre i"enti!e 9 #$ (orm!#e empiri!e'

/' L$ (orm!#e empiri!e pe!t .tre "é"!ite "e #$ (orm!#e mo#éc!#$ire'



' D' >!is!e #$ (orm!#e empiri!e est #$ (orm!#e #$ p#!s simp#e po!r !n composé5 #$ (orm!#e6érit$%#e o! (orm!#e mo#éc!#$ire pe!t .tre "é"!ite "e #$ (orm!#e empiri!e et "! poi"smo#éc!#$ire "! composé' L$ (orm!#e 6érit$%#e ; o! (orm!#e mo#éc!#$ire ; pe!t .tre é!i6$#ente

9 #$ (orm!#e #$ p#!s simp#e ; o! (orm!#e empiri!e' L$ (orm!#e 6érit$%#e5 o! mo#éc!#$ire5 pe!t.tre ré"!ite en (orm!#e empiri!e' >$r e)emp#e #$ (orm!#e mo#éc!#$ire /8?O? se ré"!it en

/1O1 o! (orm!#e empiri!e'

' Un composé $ été $n$#4sé' On #!i $ tro!6é !ne m$sse "e K +r$mmes et !n poi"s mo#éc!#$ire"e @ +r$mmes' /om%ien "e mo#éc!#es "! composé sonte##es présentes * G/onsi"ére0 !e #enom%re "-A6o+$"ro A'H

A' K@A

,' K@A

/' K@A

D' KA@


' D' /$#c!#e0 "-$%or" #e nom%re "e mo#es "! composé'

2!#tip#ie0 ens!ite #e nom%re "e mo#es p$r #e nom%re "-A6o+$"ro KA@'

SOLUTIONS

NA

Les ré$ctions chimi!es' Les composés chimi!es'

&' ,' Reporte0;6o!s $! c$#c!# s!i6$nt'

1' /' E)$mine0 #e c$#c!# s!i6$nt'

8' /' Reporte0;6o!s $! c$#c!# s!i6$nt'



7' D' Le c$#c!# po!r "éterminer #$ (orm!#e empiri!e est "onné ci;$pr3s' S!pposons !-i# 4 $&CC + "e composé' /e#$ "onner$it &5 + /5 715& + S5 8?5 + N et 58 + '

Donc5 #e composé est : /&58S&58N15?58

Di6ise0 ch$c!n p$r &58 :

/&S&N17 o! en ré$rr$n+e$nt : N17/S

' D' S!pposons !-i# 4 $it &CC + "e composé'

Donc5 #e composé est /75&O15?5F

Di6ise0 ch$c!n p$r 15 :

/&5O&15

2!#tip#ie0 p$r 1 :

/8O1

/e composé p3se 8 +mo#e' /-est trois (ois moins !e #e poi"s mo#éc!#$ire "! composéinconn! !i est 1&F' Donc5 m!#tip#ie0 p$r 8 po!r o%tenir #$ (orm!#e mo#éc!#$ire :

/FO?&

?' D' Le nom%re "-A6o+$"ro est $ppro)im$ti6ement é+$# 9 ?5C1 &C18' /-est #e nom%re"-$tomes présent "$ns & +r$mme "e poi"s $tomi!e "e n-importe !e# é#ément'

' D' >!is!e #$ (orm!#e empiri!e est #$ (orm!#e #$ p#!s simp#e po!r !n composé5 #$ (orm!#e6érit$%#e o! (orm!#e mo#éc!#$ire pe!t .tre "é"!ite "e #$ (orm!#e empiri!e et "! poi"smo#éc!#$ire "! composé' L$ (orm!#e 6érit$%#e ; o! (orm!#e mo#éc!#$ire ; pe!t .tre é!i6$#ente9 #$ (orm!#e #$ p#!s simp#e ; o! (orm!#e empiri!e' L$ (orm!#e 6érit$%#e5 o! mo#éc!#$ire5 pe!t.tre ré"!ite en (orm!#e empiri!e' >$r e)emp#e #$ (orm!#e mo#éc!#$ire /8?O? se ré"!it en

/1O1 o! (orm!#e empiri!e'

' D' /$#c!#e0 "-$%or" #e nom%re "e mo#es "! composé'

2!#tip#ie0 ens!ite #e nom%re "e mo#es p$r #e nom%re "-A6o+$"ro KA@'


NA


Les ré$ctions chimi!es' L$ stWchiométrie



&' L$ somme "es coe((icients "e #-é!$tion s!i6$nte5 #ors!-e##e est é!i#i%rée5 est : + B /& X+/#1 B 1

A' &

,' 8

/' 7

D'


&' D' Voici #-é!$tion é!i#i%rée :

+ B 1/& X +/#1 B 1

1' Q!e# est #e coe((icient p#$cé "e6$nt 2+GOH1 "$ns #-é!$tion s!i6$nte5 #ors!-e##e est

é!i#i%rée * GN7H1SO7 B 2+GOH1 X N8 B 1O B 2+SO7

A' &

,' 1

/' 8

D' 7


1' A' Voici #-é!$tion é!i#i%rée :

GN7H1SO7 B 2+GOH1 X 1N8 B 11O B 2+SO7

Uti#ise0 #es in(orm$tions s!i6$ntes po!r #es !estions 8 9 ?'

R!SGsH B O1 B 1O X R!1O8GsH B 1SO7

8' L$ somme "es coe((icients "e #$ ré$ction é!i#i%rée est Gp$s "e coe((icients (r$ctionne#sH :

A' &8

,' &

/' 18

D' 1


8' /' Voici #-é!$tion é!i#i%rée :

1R!S B F1O1 B 11O X R!1O8 B 11SO7

É#imine0 #es coe((icients (r$ctionne#s en m!#tip#i$nt to!t p$r 1 :

7R!S B FC1 B 71O X 1R!1O8 B 71SO7



L$ somme "e ces coe((icients est 18'

7' Si #$ précé"ente ré$ction est con"!ite "$ns #es con"itions ST> et !e 1157 #itres "-O1

ré$+issent $6ec ? + "e R!S5 com%ien "e +r$mmes "e 1SO7 sont;i#s pro"!its Gen s!ppos$nt

!-i# 4 $it !n e)c3s "-1OH *

A' 8? +

,' 77 +

/' 7 +

D' ?? +


7' ,' E)$mine0 #e c$#c!# s!i6$nt :

1157 & "-O1 en con"itions ST> & mo# "-O1

>!is!e 7 mo#éc!#es "e R!S se com%inent $6ec F mo#éc!#es "-O15 ét$nt "onné & mo# "-O1 et C5

mo# "e R!S5 O1 est #e ré$cti( #imit$nt'

Écri6e0 #e !otient :

ré$cti( #imit$nt

!otient mo#$ire :

) 7F mo# R!S

>!is!e R!S et 1SO7 sont "$ns #e m.me r$pport5 7F mo# 1SO7 est pro"!ite'

7F mo# 1SO7 F +mo# 77 +'

' Si mo#es "e R!S sont !ti#isées "$ns #$ ré$ction5 !e# nom%re m$)im!m "e mo#es "e R!1O8

pe!t .tre pro"!it *

A' 15 mo#

,' 85C mo#

/' 85 mo#

D' 15&7 mo#


' /' Écri6e0 #e !otient et réso#6e0 :



) 85 mo#

?' Si 7F + "e 1SO7 "oi6ent .tre pro"!its5 !e# est #e 6o#!me "-O1 !i "oit .tre !ti#isé "$ns #$

ré$ction Gen s!ppos$nt "es con"itions ST>H *

A' 1C57 &

,' 151 &

/' 15 &

D' 1F5 &


?' ,' E)$mine0 #e c$#c!# :

Si C5 mo# 1SO7 est pro"!ite5 écri6e0 !n !otient po!r tro!6er #-O1 consommé'

Répon"e0 $!) !estions 9 &C en 6o!s %$s$nt s!r #$ ré$ction "écrite ci"esso!s'

Q!$n" #-$#!mini!m mét$# ré$+it $6ec #-o)4"e (erri!e GMe1O8H5 !n "ép#$cement "e #$ ré$ction se

pro"!it et "e!) pro"!its sont (ormés' Un "es pro"!its est #e (er mét$##i!e'

' L$ somme "es coe((icients "es pro"!its "e #$ ré$ction é!i#i%rée est :

A' 1,' 8

/' 7

D'


' ,' Écri6e0 !ne é!$tion et é!i#i%re0;#$ :

1A# BMe1O8 X 1Me B A#1O8

L$ somme "es coe((icients "es pro"!its est 8'

' Si C5& mo# "-A# est $menée 9 ré$+ir $6ec C5& mo# "e Me 1O85 com%ien "e mo#es "e (er seront;

e##es pro"!ites *

A' C5C mo#'

,' C5C mo#'

/' C5&C mo#'

D' C5& mo#'




' /' I"enti(ie0 !e# est #e ré$cti( #imit$nt' D$ns ce pro%#3me5 A# est #e ré$cti( #imit$nt p$rce !e1 $tomes "-A# sont nécess$ires5 en com%in$ison $6ec & mo#éc!#e "-o)4"e (erri!e5 po!r (ormer"es pro"!its' Si #-on "ém$rre $6ec !n nom%re é+$# "e mo#es "e ch$!e ré$cti(5 #-A# ser$ ép!isé#e premier' Si C5& mo#e "e ce "ernier est !ti#isée5 C5& mo#e "e Me ser$ pro"!ite p!is!e #$

proportion "es coe((icients mo#$ires po!r A# et Me est #e m.me G&&H'

F' Q!e# est #e ré$cti( #imit$nt "$ns cette ré$ction *

A' A#'

,' Me'

/' Me1O8'

D' A&1O8'


F' A' Dé9 e)p#i!é p#!s h$!t'

&C' /om%ien "e +r$mmes "-o)4"e "-$#!mini!m sont;i#s pro"!its *

A' &57 +'

,' &C51 +'

/' 5& +'

D' 851 +'


&C' /' E)$mine0 #e c$#c!# s!i6$nt :

) C5C mo#

Donc5 GC5C mo#HG&C1 +mo#H 5& +

&&' L-o)4"$tion est :

A' Un +$in "-é#ectrons'

,' Une perte "-é#ectrons'

/' Un +$in "e protons'

D' Une perte "e protons'


&&' ,' L-o)4"$tion se "é(init comme !ne perte "-é#ectrons'

&1' Un $+ent ré"!cte!r :



A' Est o)4"é'

,' Est ré"!it'

/' $+ne "es é#ectrons'

D' Est o)4"é et +$+ne "es é#ectrons'


&1' A' Un $+ent ré"!cte!r ré"!it !n composé et "e6ient #!i;m.me o)4"é'

&8' A! co!rs "e #$ ré$ction s!i6$nte : /!1B B 1e X /!GsH

A' /!1B est o)4"é'

,' /!1B est ré"!it'

/' /!1B est ne!tr$#isé'

D' /!1B est ré"!it et ne!tr$#isé'


&8' D' /!B1 +$+ne "es é#ectrons et $ s$ ch$r+e ne!tr$#isée'

&7' D$ns !ne ré$ction chimi!e5 !n composé K $ccepte !ne p$ire "-é#ectrons "e:

A' L-$+ent o)4"$nt'

,' L-$+ent ré"!cte!r'

/' L-$ccepte!r "e protons'

D' L-$+ent o)4"$nt et "e #-$+ent ré"!cte!r'


&7' ,' Accepter "es é#ectrons ré"!it !n composé' Un $+ent ré"!cte!r ré"!it "-$!tres composésG"onne "es é#ectronsH et "e6ient #!i;m.me o)4"é'

&' Q!e# est #-ét$t "-o)4"$tion "! so!(re "$ns #-$ci"e s!#(!ri!e *

A' B &C'

,' B ?'

/' 7'

D' ?'


&' ,' L$ ch$r+e nette "e ce composé est C' L-h4"ro+3ne $ !n ét$t "-o)4"$tion h$%it!e# "e B &$#ors !e ch$!e $tome "-o)4+3ne $ !n nom%re "-o)4"$tion "e 1'



&?' Q!e# est #-ét$t "-o)4"$tion "! /r "$ns #e composé /r1O7/# *

A' B7'

,' B?'

/' B'

D' B'


&?' A' est B &5 O est 15 /# est &' Le /r "oit $6oir !n nom%re "-o)4"$tion "e B 7'

&' L$ somme "es coe((icients "es pro"!its "e #$ ré$ction é!i#i%rée s!i6$nte est Gs!pposée enso#!tion $ci"eH : MeB1 B /r1O

1 X Me8 B B /rB8

A' '

,' F'

/' &&'

D' A!c!ne "e ces réponses'


&' D' L-é!$tion é!i#i%rée5 en mi#ie! $ci"e5 est "onnée ci;$pr3s' Uti#ise0 #es "emiré$ctions :

L$ somme "es coe((icients "e #$ ré$ction é!i#i%rée est 8?'

&' L$ somme "es coe((icients "es pro"!its "e #$ ré$ction é!i#i%rée s!i6$nte est Gs!pposée enso#!tion $ci"eH : 2nO7

B /8O X 2n1B B /1/OO

A' &C'

,' &7'

/' &?'D' 1C'


&' D' Le c$#c!# "-!ne é!$tion é!i#i%rée est "onné ci;$pr3s' Uti#ise0 #es "emi;ré$ctions :

D$ns #-é!$tion précé"ente5 po!r é#iminer #es é#ectrons5 m!#tip#ie0 p$r !n m!#tip#e comm!n "e7 et "e ' Donc5 #$ somme "es pro"!its Gcoe((icientsH est && B 7 B 1C'

É!i#i%re0 #$ ré$ction s!i6$nte et répon"e0 $!) !estions &F et 1C5 %$sées s!r #$ ré$ctioné!i#i%rée'



Sn1B B O1 X Sn7B

&F' Si ?7 + "e +$0 O1 ré$+issent "$ns #e sens "e #$ ré$ction "irecte5 com%ien "e mo#es "-e$!

sont;e##es pro"!ites *

A' 1 mo#'

,' 8 mo#'

/' 7 mo#'

D' mo#'


&F' /' /ette é!$tion est "i((ici#e 9 é!i#i%rer' S!ppose0 !e #-on soit en mi#ie! $ci"e et !ti#ise0#$ (orm$tion "-e$! comme !ne "es "emi;ré$ctions :

GD$ns cette ré$ction5 O1 "oit pro"!ire !e#!e chose' É!i#i%re0 #-o)4+3ne en $o!t$nt "e

#-e$!'H

1C' /om%ien "e mo#es "e Sn7B sont;e##es pro"!ites 9 p$rtir "-!ne mo#e "e Sn1B et "-O1 et "-B

en e)c3s *

A' &1 mo#'

,' & mo#'

/' & &1 mo#'

D' 1 mo#'


1C' ,' O%ser6e0 #es !otients mo#$ires "e Sn7B et "e Sn1B' D$ns #-é!$tion é!i#i%rée5 #e!rsproportions sont #es m.mes' Donc5 #e nom%re "e mo#es "e Sn1B comme ré$cti( #e nom%re "emo#es "e Sn7B comme pro"!it'

SOLUTIONS

NA

Les ré$ctions chimi!es' L$ stWchiométrie

&' D' Voici #-é!$tion é!i#i%rée :

+ B 1/& X +/#1 B 1

1' A' Voici #-é!$tion é!i#i%rée :

GN7H1SO7 B 2+GOH1 X 1N8 B 11O B 2+SO7

8' /' Voici #-é!$tion é!i#i%rée :

1R!S B F1O1 B 11O X R!1O8 B 11SO7



É#imine0 #es coe((icients (r$ctionne#s en m!#tip#i$nt to!t p$r 1 :

7R!S B FC1 B 71O X 1R!1O8 B 71SO7

L$ somme "e ces coe((icients est 18'

7' ,' E)$mine0 #e c$#c!# s!i6$nt :

1157 & "-O1 en con"itions ST> & mo# "-O1

>!is!e 7 mo#éc!#es "e R!S se com%inent $6ec F mo#éc!#es "-O15 ét$nt "onné & mo# "-O1 et C5

mo# "e R!S5 O1 est #e ré$cti( #imit$nt'

Écri6e0 #e !otient :

ré$cti( #imit$nt

!otient mo#$ire :

) 7F mo# R!S

>!is!e R!S et 1SO7 sont "$ns #e m.me r$pport5 7F mo# 1SO7 est pro"!ite'

7F mo# 1SO7 F +mo# 77 +'

' /' Écri6e0 #e !otient et réso#6e0 :

) 85 mo#

?' ,' E)$mine0 #e c$#c!# :

Si C5 mo# 1SO7 est pro"!ite5 écri6e0 !n !otient po!r tro!6er #-O1 consommé'

' ,' Écri6e0 !ne é!$tion et é!i#i%re0;#$ :

1A# BMe1O8 X 1Me B A#1O8

L$ somme "es coe((icients "es pro"!its est 8'

' /' I"enti(ie0 !e# est #e ré$cti( #imit$nt' D$ns ce pro%#3me5 A# est #e ré$cti( #imit$nt p$rce !e1 $tomes "-A# sont nécess$ires5 en com%in$ison $6ec & mo#éc!#e "-o)4"e (erri!e5 po!r (ormer"es pro"!its' Si #-on "ém$rre $6ec !n nom%re é+$# "e mo#es "e ch$!e ré$cti(5 #-A# ser$ ép!isé#e premier' Si C5& mo#e "e ce "ernier est !ti#isée5 C5& mo#e "e Me ser$ pro"!ite p!is!e #$proportion "es coe((icients mo#$ires po!r A# et Me est #e m.me G&&H'

F' A' Dé9 e)p#i!é p#!s h$!t'



&C' /' E)$mine0 #e c$#c!# s!i6$nt :

) C5C mo#

Donc5 GC5C mo#HG&C1 +mo#H 5& +

&&' ,' L-o)4"$tion se "é(init comme !ne perte "-é#ectrons'

&1' A' Un $+ent ré"!cte!r ré"!it !n composé et "e6ient #!i;m.me o)4"é'

&8' D' /!B1 +$+ne "es é#ectrons et $ s$ ch$r+e ne!tr$#isée'

&7' ,' Accepter "es é#ectrons ré"!it !n composé' Un $+ent ré"!cte!r ré"!it "-$!tres composésG"onne "es é#ectronsH et "e6ient #!i;m.me o)4"é'

&' ,' L$ ch$r+e nette "e ce composé est C' L-h4"ro+3ne $ !n ét$t "-o)4"$tion h$%it!e# "e B &$#ors !e ch$!e $tome "-o)4+3ne $ !n nom%re "-o)4"$tion "e 1'

&?' A' est B &5 O est 15 /# est &' Le /r "oit $6oir !n nom%re "-o)4"$tion "e B 7'

&' D' L-é!$tion é!i#i%rée5 en mi#ie! $ci"e5 est "onnée ci;$pr3s' Uti#ise0 #es "emiré$ctions :

L$ somme "es coe((icients "e #$ ré$ction é!i#i%rée est 8?'

&' D' Le c$#c!# "-!ne é!$tion é!i#i%rée est "onné ci;$pr3s' Uti#ise0 #es "emi;ré$ctions :

D$ns #-é!$tion précé"ente5 po!r é#iminer #es é#ectrons5 m!#tip#ie0 p$r !n m!#tip#e comm!n "e7 et "e ' Donc5 #$ somme "es pro"!its Gcoe((icientsH est && B 7 B 1C'

&F' /' /ette é!$tion est "i((ici#e 9 é!i#i%rer' S!ppose0 !e #-on soit en mi#ie! $ci"e et !ti#ise0#$ (orm$tion "-e$! comme !ne "es "emi;ré$ctions :

GD$ns cette ré$ction5 O1 "oit pro"!ire !e#!e chose' É!i#i%re0 #-o)4+3ne en $o!t$nt "e

#-e$!'H

1C' ,' O%ser6e0 #es !otients mo#$ires "e Sn7B et "e Sn1B' D$ns #-é!$tion é!i#i%rée5 #e!rsproportions sont #es m.mes' Donc5 #e nom%re "e mo#es "e Sn1B comme ré$cti( #e nom%re "emo#es "e Sn7B comme pro"!it'

Ré6ision "es r3+#es "-é!i#i%r$tion "es so#!tions %$si!es

&' Assi+ne0 "es nom%res "-o)4"$tion 9 to!s #es é#éments imp#i!és "$ns #$ ré$ction'

1' /on6ertisse0 #-é!$tion +#o%$#e en "e!) "emi;ré$ctions' GL-!ne est !ne é!$tion "-o)4"$tionet #-$!tre5 !ne é!$tion "e ré"!ction'H



8' É!i#i%re0 to!s #es s4m%o#es5 e)cepté et O5 $6ec "es coe((icients pro6isoires'

7' Ao!te0 P (ois 1O "! cYté !i $ P (ois "-O en trop'

' Ao!te0 P (ois 1O "! cYté !i $ P (ois trop pe! "- GL-@DROZNE DE L-ÉQUATION

ORIINALEH'

?' É!i#i%re0 et O en $o!t$nt O'

' Uti#ise0 e po!r é!i#i%rer #es ch$r+es'

' 2!#tip#ie0 po!r é+$#iser #e nom%re "-e'

F' A""itionne0 #es é!$tions en é#imin$nt #es "o!%#ons'

&C' Véri(ie0 #-ensem%#e'

Ré6ision "es r3+#es "-é!i#i%r$tion "es so#!tions $ci"es[

&' Assi+ne0 "es nom%res "-o)4"$tion 9 to!s #es é#éments imp#i!és "$ns #$ ré$ction'

1' /on6ertisse0 #-é!$tion +#o%$#e en "e!) "emi;ré$ctions' GL-!ne est !ne é!$tion "-o)4"$tionet #-$!tre5 !ne é!$tion "e ré"!ction'H

8' É!i#i%re0 to!s #es s4m%o#es5 e)cepté et O5 $6ec "es coe((icients pro6isoires'

7' Uti#ise0 1O po!r é!i#i%rer O'

' Uti#ise0 B po!r é!i#i%rer '

?' Uti#ise0 e

po!r é!i#i%rer #es ch$r+es'

' 2!#tip#ie0 po!r é+$#iser #e nom%re "-e'

' A""itionne0 #es é!$tions en é#imin$nt #es "o!%#ons'

F' Véri(ie0 #-ensem%#e'


NA

Section I : Les propriétés chimi!es "es é#émentsLes ph$ses con"ensées et #$ #i$ison chimi!e

&' Une #i$ison ioni!e se (orme !$n" :

A' I# 4 $ !n tr$ns(ert "-é#ectrons entre "e!) $tomes'

,' L$ "i((érence "-é#ectroné+$ti6ité entre #es "e!) $tomes est s!périe!re 9 &5'

/' Les or%it$#es "e 6$#ence ont %esoin "-.tre remp#ies'

D' To!tes #es réponses ci;"ess!s sont !stes'A((icher #$ réponse



&' D' Les choi) A5 , et / "écri6ent #es con"itions "$ns #es!e##es #es #i$isons ioni!es se(orment'

1' Les #i$isons co6$#entes :

A' /omprennent #e p$rt$+e "-é#ectrons "e sorte !e ch$!e $tome $c!iert #$ con(i+!r$tion

"-!n +$0 r$re',' Sont p#!s (ortes !e #es #i$isons ioni!es'

/' >e!6ent .tre po#$ires o! non po#$ires'

D' A et /'


1' D' Les choi) A et / sont !stes' Les #i$isons ioni!es sont consi"érées comme p#!s (ortes !e#es #i$isons co6$#entes' Les composés #iés p$r "es #i$isons co6$#entes !i imp#i!ent !n p$rt$+e

iné+$# "es é#ectrons "\ 9 "es "i((érences "-é#ectroné+$ti6ité entre #es $tomes sont $ppe#éscomposés co6$#ents po#$ires' Lors!-i# 4 $ pe! o! p$s "e "i((érence "-é#ectroné+$ti6ité entre #es$tomes imp#i!és "$ns #$ #i$ison5 c-est !ne #i$ison co6$#ente non po#$ire'

8' Les s!%st$nces mo#éc!#$ires #iées p$r #i$ison co6$#ente sont h$%it!e##ement :

A' De %ons con"!cte!rs "e #$ ch$#e!r et "e #-é#ectricité'

,' 2$##é$%#es'

/' Des s!%st$nces 9 point "e (!sion p#!s é#e6é !e #es so#i"es ioni!es'

D' Rencontrées !ni!ement en ph$ses #i!i"e o! +$0e!se'


8' ,' Les s!%st$nces #iées p$r co6$#ence sont "e m$!6$is con"!cte!rs5 sont "es s!%st$nces 9point "e (!sion p#!s %$s !e #es s!%st$nces ioni!es et pe!6ent .tre rencontrées en ph$seso#i"e5 #i!i"e o! +$0e!se'

7' Q!e# $tome ne ser$it p$s #ié 9 #-h4"ro+3ne p$r !ne #i$ison h4"ro+3ne *

A' O'

,' M'

/' N'

D' S'


7' D' N5 M et O sont #es p#!s so!6ent rencontrés "$ns #es #i$isons h4"ro+3ne'

' >o!r!oi 1O $;t;e##e !n point "-é%!##ition étonn$mment é#e6é5 comp$ré 9 1S *

A' Les mo#éc!#es "-1O s-or+$nisent en !ne str!ct!re p#!s or"onnée !-1S'

,' c$!se "es (orces "e V$n "er ]$$#s'



/' c$!se "e #i$isons h4"ro+3ne'

D' A!c!ne "es réponses ci;"ess!s : 1O $ !n point "-é%!##ition 9 pe! pr3s é!i6$#ent 9 1S'


' /' Les mo#éc!#es po#$ires ont !n point "-é%!##ition é#e6é en r$ison "e #-inter$ction po#$ire' L$#i$ison; est !ne inter$ction po#$ire compren$nt #$ (orm$tion5 p$r #-h4"ro+3ne5 "e #i$isons $6ec"es $tomes é#ectroné+$ti(s comme O5 M et N' /e#$ e)p#i!e #e point "-é%!##ition é#e6é "e #-e$!5"es $#coo#s5 etc'

?' Les (orces "-$ttr$ction ($i%#es entre "es mo#éc!#es non po#$ires sont "!es 9 #$ (orm$tion "e"ipY#es tempor$ires entre mo#éc!#es non po#$ires $"$centes' /es (orces sont $ppe#ées :

A' Morces co6$#entes non po#$ires'

,' Morces "e #i$ison h4"ro+3ne'

/' Morces h4"ropho%es'

D' Morces "e V$n "er ]$$#s'


?' D' /ette réponse est #$ "é(inition "es (orces "e V$n "er ]$$#s'

' Q!e##e (orce est intermo#éc!#$ire *

A' Les inter$ctions "ipY#e;"ipY#e'

,' L$ #i$ison ioni!e'

/' L$ #i$ison co6$#ente coor"onnée'

D' , et /'


' A' Les (orces intermo#éc!#$ires sont ces (orces entre #es mo#éc!#es' Les inter$ctions "ipY#e;"ipY#e ont #ie! Gh$%it!e##ementH entre "es mo#éc!#es "i((érentes $#ors !e #es #i$isons ioni!eset #es #i$isons co6$#entes coor"onnées $ss!rent #$ cohésion mo#éc!#$ire' Les #i$isons co6$#entescoor"onnées se (orment !$n" !ne p$ire "-é#ectrons est éch$n+ée entre $tomes m$is5 "$ns cec$s5 #e m.me $tome (o!rnit #es "e!) é#ectrons "e #$ p$ire'

' L$ (orce #$ p#!s p!iss$nte entre #es mo#éc!#es est :

A' De #i$ison h4"ro+3ne'

,' >o#$ire'

/' De V$n "er ]$$#s'

D' 4"ropho%e'


' A' Les (orces "e #i$ison h4"ro+3ne sont #es p#!s (ortes5 s!i6ies p$r #es (orces po#$ires #es



(orces "e V$n "er ]$$#s sont #es p#!s ($i%#es'

F' L$ st$%i#ité "-!n crist$# ioni!e est ren(orcée #e p#!s (ortement en :

A' A4$nt "es (orces intr$mo#éc!#$ires p!iss$ntes'

,' Morm$nt #-$rr$n+ement entre $nions et c$tions #e p#!s comp#e)e possi%#e to!t en minimis$nt

$! m$)im!m #es (orces "e rép!#sion'

/' Morm$nt #-$rr$n+ement #e p#!s intime entre $nions et c$tions #es !ns $6ec #es $!tres5 to!t enminimis$nt #e p#!s possi%#e #es (orces "e rép!#sion'

D' Morm$nt #-$rr$n+ement #e p#!s s4métri!e entre $nions et c$tions'


F' /' L$ c$r$ctéristi!e;c#é est !e #es crist$!) ioni!es ont #$ p#!s +r$n"e st$%i#ité !$n"#-$rr$n+ement "es $nions et "es c$tions est #e p#!s intime possi%#e5 $#ors !e #es (orces "e

rép!#sion sont ré"!ites $! minim!m'

SOLUTIONS

NA

Les ph$ses con"ensées et #$ #i$ison chimi!e

&' D' Les choi) A5 , et / "écri6ent #es con"itions "$ns #es!e##es #es #i$isons ioni!es se(orment'

1' D' Les choi) A et / sont !stes' Les #i$isons ioni!es sont consi"érées comme p#!s (ortes !e

#es #i$isons co6$#entes' Les composés #iés p$r "es #i$isons co6$#entes !i imp#i!ent !n p$rt$+einé+$# "es é#ectrons "\ 9 "es "i((érences "-é#ectroné+$ti6ité entre #es $tomes sont $ppe#éscomposés co6$#ents po#$ires' Lors!-i# 4 $ pe! o! p$s "e "i((érence "-é#ectroné+$ti6ité entre #es$tomes imp#i!és "$ns #$ #i$ison5 c-est !ne #i$ison co6$#ente non po#$ire'

8' ,' Les s!%st$nces #iées p$r co6$#ence sont "e m$!6$is con"!cte!rs5 sont "es s!%st$nces 9point "e (!sion p#!s %$s !e #es s!%st$nces ioni!es et pe!6ent .tre rencontrées en ph$seso#i"e5 #i!i"e o! +$0e!se'

7' D' N5 M et O sont #es p#!s so!6ent rencontrés "$ns #es #i$isons h4"ro+3ne'

' /' Les mo#éc!#es po#$ires ont !n point "-é%!##ition é#e6é en r$ison "e #-inter$ction po#$ire' L$#i$ison; est !ne inter$ction po#$ire compren$nt #$ (orm$tion5 p$r #-h4"ro+3ne5 "e #i$isons $6ec"es $tomes é#ectroné+$ti(s comme O5 M et N' /e#$ e)p#i!e #e point "-é%!##ition é#e6é "e #-e$!5"es $#coo#s5 etc'

?' D' /ette réponse est #$ "é(inition "es (orces "e V$n "er ]$$#s'

' A' Les (orces intermo#éc!#$ires sont ces (orces entre #es mo#éc!#es' Les inter$ctions "ipY#e;"ipY#e ont #ie! Gh$%it!e##ementH entre "es mo#éc!#es "i((érentes $#ors !e #es #i$isons ioni!eset #es #i$isons co6$#entes coor"onnées $ss!rent #$ cohésion mo#éc!#$ire' Les #i$isons co6$#entescoor"onnées se (orment !$n" !ne p$ire "-é#ectrons est éch$n+ée entre $tomes m$is5 "$ns ce

c$s5 #e m.me $tome (o!rnit #es "e!) é#ectrons "e #$ p$ire'

' A' Les (orces "e #i$ison h4"ro+3ne sont #es p#!s (ortes5 s!i6ies p$r #es (orces po#$ires #es



(orces "e V$n "er ]$$#s sont #es p#!s ($i%#es'

F' /' L$ c$r$ctéristi!e;c#é est !e #es crist$!) ioni!es ont #$ p#!s +r$n"e st$%i#ité !$n"#-$rr$n+ement "es $nions et "es c$tions est #e p#!s intime possi%#e5 $#ors !e #es (orces "erép!#sion sont ré"!ites $! minim!m'

QUESTIONS DE RÉVISIONNA

Section II : Les ét$ts "e #$ m$ti3re5 #es so#!tions et #$ chimie $ci"e;%$se

L-ét$t +$0e!)

&' 1&1 ^M est é!i6$#ent 9 com%ien "e _e#6ins *

A' 18'

,' 7F8'

/' 78'

D' 88'


&' D' Ao!te0 18 9 #$ 6$#e!r "e #$ tempér$t!re en "e+rés centi+r$"es' Note0 !e 1&1 ^M est #$6$#e!r "! point "-é%!##ition "e #-e$!5 ce !i est #-é!i6$#ent "e &CC ^/ o! %ien con6ertisse0 ^M en^/ :

^/ F G^M 81H

Ao!te0 ens!ite &CC 9 #$ 6$#e!r en ^/'

1' !e##e tempér$t!re #es "e+rés /e#si!s sont;i#s é!i6$#ents $!) "e+rés M$hrenheit *

A' C'

,' 1C'

/' 7C'

D' ?C'


1' /' 7C^5 #$ tempér$t!re est #$ m.me en ^/ et en ^M' 2émorise0 ce ($it'

8' Q!e##es sont #es !nités e)prim$nt #$ const$nte "! +$0 p$r($it R *

A' mo#'#$tm'<'

,' mo#'<#'$tm'

/' $tm'<#'mo#'D' #'$tmmo#'<'




8' D' /omme >V nRT5 #-!nité "e R pe!t .tre c$#c!#ée p$r n >VnT #'$tmmo#'<'

7' &FC torr est #-é!i6$#ent "e com%ien "-$tmosph3res *

A' &5F'

,' C5&F'

/' C58C'

D' C51'


7' D' &FC torr &FC mm +' ?C mm + & $tm' &FC?C C51 $tm'

' A! ni6e$! mo#éc!#$ire5 #es +$0 p$r($its :

A' N-occ!pent p$s "-esp$ce'

,' Ne présentent p$s "e (orces intermo#éc!#$ires'

/' Ne sont ni A ni ,'

D' Sont A et ,'


' A' Les +$0 p$r($its n-occ!pent p$s "e 6o#!me et ne présentent $!c!ne (orce

inter mo#éc!#$ire'

?' Q!e##e propriété ($it p$rtie "e #$ théorie cinéti!e mo#éc!#$ire "es +$0 *

A' Les p$rtic!#es "e +$0 occ!pent "e #-esp$ce'

,' Des co##isions non $#é$toires'

/' Une inter$ction const$nte "es mo#éc!#es'

D' Des co##isions é#$sti!es'


?' D' L$ théorie cinéti!e s!ppose "es co##isions é#$sti!es5 !n mo!6ement $#é$toire "esmo#éc!#es5 p$s "e 6o#!me si+ni(ic$ti( occ!pé p$r #es mo#éc!#es et pe! "-$ttr$ction Ginter$ctionHentre #es mo#éc!#es' E##e s!ppose $!ssi !e #-éner+ie cinéti!e mo4enne "es mo#éc!#es "e"i((érents +$0 est #$ m.me 9 #$ m.me tempér$t!re5 in"épen"$mment "es "i((érences "em$sses'

' Une m$sse "onnée "e +$0 $0ote "$ns !n récipient "e 7CC m# 9 11 ^/ et &51 $tm est ch$!((ée9 ?C ^/ et comprimée 9 8CC m#' Q!e##e est #$ no!6e##e pression interne "! +$0 *

A' G&51HGC57CCHG1FHG&HGC58CCHG888H'

,' G&51HGC57CCHG888HG&HGC58CCHG1FH'



/' G&51HGC58CCHG888HG&HGC57CCHG1FH'

D' G&HGC57CCHG888HG&51HGC58CCHG1FH'


' ,'

Le choi) , réso!t po!r >'

' Un éch$nti##on "e 1157 #itres "-!n +$0 $!) con"itions ST> contient5 en 6o#!me5 1C ` "e /1?5

C ` "e /7 et 8C ` "e N1' /om%ien "e mo#es "-$tomes "e c$r%one sont;e##es conten!es "$ns

#-éch$nti##on "e +$0 *

A' C57C'

,' C5FC'

/' &51C'

D' C5C'


' ,' 1157 #itres "e +$05 $!) con"itions ST>5 est & mo#e' Donc5 C51 mo#e est /1? et C5 mo#e est

/7' /e#$ "onne !n tot$# "e C57 mo#e "e c$r%one pro6en$nt "e / 1? Gp!is!e #$ proportion "e

c$r%one "$ns /1? est 1&H et C5 mo#e "e c$r%one pro6en$nt "e /7' C57 mo# B C5 mo# C5FC

mo#'

F' Un #itre "-!n +$0 p$r($it est p#$cé "$ns !n piston 9 1 ^/' Si #$ pression est const$nte et #$tempér$t!re $menée 9 C <5 #e 6o#!me (in$# est :

A' &? m#'

,' &1 m#'

/' &88 m#'

D' &CC m#'


F' A' 1 ^/ 18 B 1 8CC <' Uti#ise0 #$ (orm!#e ViTi V( T( '

Donc5 & &8CC < VC <' V C5&? &'

&C' De !e##e ($aon !n +$0 rée# se "i((éren;cie;t;i# "-!n +$0 p$r($it *

A' Les mo#éc!#es occ!pent !ne portion "-esp$ce si+ni(ic$ti6e'

,' Les co##isions "es mo#éc!#es s!r #es p$rois "! récipient créent !ne pression'



/' Des (orces intermo#éc!#$ires e)istent'

D' A et /'


&C' D' Se!#s #es choi) A et / (ont !ne "i((érence entre +$0 p$r($it et +$0 rée# to!s "e!)

e)ercent !ne pression'

&&' /in mo#es "e +$0 o)4+3ne et cin mo#es "e +$0 h4"ro+3ne sont p#$cées "$ns !n +r$n"récipient5 "e sorte !e #e +$0 et #e récipient soient 9 #$ m.me tempér$t!re' Q!e# est #e r$pportentre #$ 6itesse "e "i((!sion "es mo#éc!#es "-o)4+3ne et #$ 6itesse "e "i((!sion "es mo#éc!#es"-h4"ro+3ne *

A' &?&'

,' &&'

/' 7&'

D' &7'


&&' D' L$ 6itesse "e "i((!sion est #$ r$cine in6erse "es poi"s mo#éc!#$ires "es +$0' Donc5 #$

6itesse "e "i((!sion "e O11 est

&1' Un récipient contient 81 + "e +$0 méth$ne et 5 + "-$mmoni$c 9 !ne pression com%inée "e&5 $tm' Q!e##e est #$ pression p$rtie##e "! +$0 $mmoni$c *

A' C51C $tm'

,' C571 $tm'

/' C58? $tm'

D' C581 $tm'


&1' /' 81 + "e /7 1 mo# "e /7 G&? +mo#H' L-$mmoni$c5 N85 est & +mo# &1 mo#' L$

pression p$rtie##e "! +$0 $mmoni$c #$ (r$ction mo#$ire "e N8

Donc5 #$ pression p$rtie##e GC51HG&5 $tmH C58? $tm'

&8' /om%ien "e mo#éc!#es "e +$0 néon sont;e##es présentes "$ns & 9 &C ^/ et 8CC mm + * R C5C1&

A' G8CCHGHG18HG?5C1 &C18H

,' G8CC?CHGHG18HG?5C1 &C18

HGC5C1&H/' G8CC?CHGC5C1&HGHG?5C1 &C18HG18H



D' G8CC?CHGHG?5C1 &C18HGC5C1&HG18H


&8' D' n >VRT' Le nom%re tot$# "e mo#éc!#es est ?5C1 &C 18 (ois #e nom%re "e mo#es GnH' Lechoi) D (o!rnit cette re#$tion' Note0 !e #$ pression est e)primée en $tmosph3res G8CC mm

+?C mm +H et !e R C5C1&'&7' L-é!$tion "e V$n "er ]$$#s est !ti#isée po!r "écrire #es +$0 non p$r($its Grée#sH' Les termesn1$61 et n% représentent respecti6ement :

bÉ!$tion "e V$n "er ]$$#s :

G> B n1$61HGV n%H nRT

A' Les (orces intermo#éc!#$ires et #e 6o#!me "es mo#éc!#es "e +$0'

,' Les co##isions non é#$sti!es et #e 6o#!me "es mo#éc!#es "e +$0'

/' Le mo!6ement non $#é$toire et #es (orces intermo#éc!#$ires entre #es mo#éc!#es "e +$0'

D' Le 6o#!me "es mo#éc!#es "e +$0 et #es (orces intermo#éc!#$ires'


&7' A' L-é!$tion "e V$n "er ]$$#s "écrit #es ($cte!rs s!pp#ément$ires !i "oi6ent .tre pris encompte #ors!e #$ #oi "! +$0 p$r($it est !ti#isée po!r c$#c!#er "es 6$#e!rs concern$nt "es +$0non p$r($its Grée#sH' Les termes !i $((ectent #$ pression et #e 6o#!me "e #$ #oi "! +$0 p$r($itsont5 respecti6ement5 #es (orces intermo#éc!#$ires et #e 6o#!me "es mo#éc!#es "! +$0 rée#'

&' Un mé#$n+e "e +$0 contient &? + "-O15 &7 + "e N1 et + "e /O1' Le mé#$n+e est p#$cé $!;"ess!s "-e$! 9 !ne tempér$t!re "e 1 ^/' L$ pression tot$#e est & $tm et #$ pression "e 6$pe!r"-e$! 9 1 ^/ est "e 7C torr' Q!e##e est #$ pression p$rtie##e e)ercée s!r #e /O 1 *

A' 1?C torr'

,' 7C torr'

/' ?C torr'

D' 8C torr'


&' ,' Tr$ns(orme0 to!s #es poi"s "es +$0 en mo#es' /e#$ "onne C5 mo# "-O1 G81 +mo#H5 C5

mo# "e N1 G1 +mo#H et 1 mo# "e /O1 G77 +mo#H' Le tot$# est 8 mo#' L$ pression tot$#e "e &

$tm o! ?C mm + compren" !ne contri%!tion "e 7C mm + en t$nt !e 6$pe!r "- 1O' En

"-$!tres termes5 se!#s 1C mm + "e #$ pression tot$#e sont "!s 9 N 15 O1 et /O1' L$ pression

p$rtie##e "e /O1 #$ (r$ction mo#$ire G1 mo# "e /O18 mo# "e +$0 tot$#H m!#tip#ié p$r #$ pression

tot$#e "e +$0 "! mé#$n+e5 moins #$ pression "e 6$pe!r "-1O G1C mm +H 7C mm +'

SOLUTIONS

NA



L-ét$t +$0e!)

&' D' Ao!te0 18 9 #$ 6$#e!r "e #$ tempér$t!re en "e+rés centi+r$"es' Note0 !e 1&1 ^M est #$6$#e!r "! point "-é%!##ition "e #-e$!5 ce !i est #-é!i6$#ent "e &CC ^/ o! %ien con6ertisse0 ^M en^/ :

^/ F G^M 81HAo!te0 ens!ite &CC 9 #$ 6$#e!r en ^/'

1' /' 7C^5 #$ tempér$t!re est #$ m.me en ^/ et en ^M' 2émorise0 ce ($it'

8' D' /omme >V nRT5 #-!nité "e R pe!t .tre c$#c!#ée p$r n >VnT #'$tmmo#'<'

7' D' &FC torr &FC mm +' ?C mm + & $tm' &FC?C C51 $tm'

' A' Les +$0 p$r($its n-occ!pent p$s "e 6o#!me et ne présentent $!c!ne (orceinter mo#éc!#$ire'

?' D' L$ théorie cinéti!e s!ppose "es co##isions é#$sti!es5 !n mo!6ement $#é$toire "esmo#éc!#es5 p$s "e 6o#!me si+ni(ic$ti( occ!pé p$r #es mo#éc!#es et pe! "-$ttr$ction Ginter$ctionHentre #es mo#éc!#es' E##e s!ppose $!ssi !e #-éner+ie cinéti!e mo4enne "es mo#éc!#es "e"i((érents +$0 est #$ m.me 9 #$ m.me tempér$t!re5 in"épen"$mment "es "i((érences "em$sses'

' ,'

Le choi) , réso!t po!r >'

' ,' 1157 #itres "e +$05 $!) con"itions ST>5 est & mo#e' Donc5 C51 mo#e est /1? et C5 mo#e est

/7' /e#$ "onne !n tot$# "e C57 mo#e "e c$r%one pro6en$nt "e / 1? Gp!is!e #$ proportion "e

c$r%one "$ns /1? est 1&H et C5 mo#e "e c$r%one pro6en$nt "e /7' C57 mo# B C5 mo# C5FC

mo#'

F' A' 1 ^/ 18 B 1 8CC <' Uti#ise0 #$ (orm!#e ViTi V( T( '

Donc5 & &8CC < VC <' V C5&? &'

&C' D' Se!#s #es choi) A et / (ont !ne "i((érence entre +$0 p$r($it et +$0 rée# to!s "e!)e)ercent !ne pression'

&&' D' L$ 6itesse "e "i((!sion est #$ r$cine in6erse "es poi"s mo#éc!#$ires "es +$0' Donc5 #$

6itesse "e "i((!sion "e O11 est

&1' /' 81 + "e /7 1 mo# "e /7 G&? +mo#H' L-$mmoni$c5 N85 est & +mo# &1 mo#' L$

pression p$rtie##e "! +$0 $mmoni$c #$ (r$ction mo#$ire "e N8



Donc5 #$ pression p$rtie##e GC51HG&5 $tmH C58? $tm'

&8' D' n >VRT' Le nom%re tot$# "e mo#éc!#es est ?5C1 &C 18 (ois #e nom%re "e mo#es GnH' Lechoi) D (o!rnit cette re#$tion' Note0 !e #$ pression est e)primée en $tmosph3res G8CC mm+?C mm +H et !e R C5C1&'

&7' A' L-é!$tion "e V$n "er ]$$#s "écrit #es ($cte!rs s!pp#ément$ires !i "oi6ent .tre pris encompte #ors!e #$ #oi "! +$0 p$r($it est !ti#isée po!r c$#c!#er "es 6$#e!rs concern$nt "es +$0non p$r($its Grée#sH' Les termes !i $((ectent #$ pression et #e 6o#!me "e #$ #oi "! +$0 p$r($itsont5 respecti6ement5 #es (orces intermo#éc!#$ires et #e 6o#!me "es mo#éc!#es "! +$0 rée#'

&' ,' Tr$ns(orme0 to!s #es poi"s "es +$0 en mo#es' /e#$ "onne C5 mo# "-O1 G81 +mo#H5 C5

mo# "e N1 G1 +mo#H et 1 mo# "e /O1 G77 +mo#H' Le tot$# est 8 mo#' L$ pression tot$#e "e &

$tm o! ?C mm + compren" !ne contri%!tion "e 7C mm + en t$nt !e 6$pe!r "- 1O' En

"-$!tres termes5 se!#s 1C mm + "e #$ pression tot$#e sont "!s 9 N 15 O1 et /O1' L$ pression

p$rtie##e "e /O1 #$ (r$ction mo#$ire G1 mo# "e /O18 mo# "e +$0 tot$#H m!#tip#ié p$r #$ pression

tot$#e "e +$0 "! mé#$n+e5 moins #$ pression "e 6$pe!r "-1O G1C mm +H 7C mm +'


NA


Les é!i#i%res "-ét$ts

Les !estions & 9 7 se ré(3rent $! "i$+r$mme "-ét$ts "! /O1 "onné ci;"es;so!s'

&' Le se+ment "e co!r%e AD "écrit :

A' L$ tr$nsition "e (!sion'



,' L$ tr$nsition "e 6$poris$tion'

/' L$ tr$nsition "e s!%#im$tion'

D' L$ tr$nsition "e con"ens$tion'


&' A' Le "i$+r$mme s!i6$nt montre #es ét$ts Gph$sesH "$ns ch$!e ré+ion "! "i$+r$mme"-ét$ts'

1' Le se+ment "e co!r%e ,D "écrit :

A' L$ tr$nsition "e (!sion'

,' L$ tr$nsition "e 6$poris$tion'

/' L$ tr$nsition "e s!%#im$tion'

D' L$ tr$nsition "e con"ens$tion'


1' /' O%ser6e0 #e "i$+r$mme'

8' Le point D représente :

A' Le point "e con+é#$tion'



,' Le point "e s!%#im$tion'

/' Le point "e con"ens$tion'

D' Le trip#e point'


8' D' Le trip#e point est #-en"roit od #es trois ph$ses sont en é!i#i%re'

7' mes!re !e #$ pression est $!+mentée s!r "! /O1 so#i"e5 #e point "e (!sion est :

A' A%$issé'

,' A!+menté'

/' Inch$n+é'

D' Impossi%#e 9 "éterminer s$ns in(orm$tions s!pp#ément$ires'


7' ,' S!i6e0 #e se+ment "! point "e (!sion AD' Q!$n" AD se "ép#$ce 6ers #e h$!t5 #es points "e(!sion sont re#iés 9 !ne $!+ment$tion "e #$ tempér$t!re'

' L-é%!##ition se pro"!it !$n" :

A' L$ pression interne "-!n #i!i"e est s!périe!re 9 #$ pression e)terne'

,' L$ pression interne "-!n #i!i"e est s!périe!re 9 #$ pression $tmosphéri!e'

/' L$ pression "e 6$pe!r "-!n #i!i"e est s!périe!re 9 #$ pression e)terne'

D' L$ pression interne "-!n #i!i"e est in(érie!re 9 #$ somme "es pressions e)ternes'


' /' L-é%!##ition se pro"!it !$n" #$ pression "e 6$pe!r "! #i!i"e est é+$#e o! s!périe!re 9 #$pression e)terne'

?' Q!e##e proposition5 concern$nt #$ pression "e 6$pe!r5 n-est p$s 6r$ie *

A' Les so#i"es ont !ne pression "e 6$pe!r'

,' L$ pression "e 6$pe!r "-!n #i!i"e p!r ne "épen" p$s "e #$ !$ntité "e #i!i"e présent'

/' L$ pression "e 6$pe!r "-!n #i!i"e p!r ne "épen" p$s "e #$ !$ntité "e 6$pe!r présente'



?' D' So#i"es5 #i!i"es et +$0 ont to!s !ne pression "e 6$pe!r !i $!+mente "ep!is #es so#i"es !s!-$!) +$0' L$ pression "e 6$pe!r est !ne propriété co##i+$ti6e "-!ne s!%st$nce !i "épen"

!ni!ement "e #$ !$ntité "e so#!té présent et p$s "e son i"entité' Les choi) , et / sont 6r$is'

' /onsi"ére0 #e "i$+r$mme "-ét$ts "e 1O' Le point od se termine #$ tr$nsition +$0;#i!i"e et



od i# n-e)iste p$s "e ph$ses #i!i"es o! "istinctes5 s-$ppe##e :

A' Le trip#e point'

,' Le point "e con"ens$tion'

/' Le point criti!e'

D' Le point (in$#'


' /' L$ !estion concerne #$ "é(inition "! point criti!e "-!ne s!%st$nce' !ne tempér$t!reet !ne pression correspon"$nt $! trip#e point "-!ne s!%st$nce5 to!s #es trois ét$ts G+$05 #i!i"eet so#i"eH e)istent 9 #-é!i#i%re'

' Le!e# ne présente p$s "e propriétés co##i+$ti6es *

A' Le point "e con+é#$tion'

,' L$ pression "e 6$pe!r'

/' Le point "-é%!##ition'

D' A!c!ne "es précé"ents to!s présentent "es propriétés co##i+$ti6es'


' D' L$ "isso#!tion "e so#!té "$ns !n so#6$nt mo"i(ie #e point "e con+é#$tion "! so#6$nt5 #epoint "e (!sion5 #$ pression "e 6$pe!r et #e point "-é%!##ition'

F' Q!$n" "es mo#éc!#es "e so#!té non 6o#$ti# sont $o!tées 9 !ne so#!tion5 #$ pression "e6$pe!r "e #$ so#!tion :

A' ,$isse'

,' A!+mente'

/' Reste #$ m.me'

D' Ne pe!t .tre "éterminée s$ns in(orm$tions s!pp#ément$ires'


F' A' Q!$n" !ne s!%st$nce non 6o#$ti#e est "isso!te "$ns !n #i!i"e5 #$ pression "e 6$pe!r "!#i!i"e "écrot' L-$%$issement "e #$ pression "e 6$pe!r "-!ne s!%st$nce est pro; portionne##e $!nom%re "e mo#es "e so#!té "isso!tes "$ns !n poi"s "onné "e so#6$nt' /ette re#$tion estconn!e so!s #e nom "e #oi "e R$o!#t'

&C' Q!e# e((et #-$""ition "e so#!té 9 !n so#6$nt p!r $;t;e##e5 respecti6ement5 s!r #e point"-é%!##ition et s!r #e point "e con+é#$tion *

A' A!+mente5 $!+mente'

,' A!+mente5 %$isse'

/' ,$isse5 $!+mente'



D' ,$isse5 %$isse'


&C' ,' /omme #-$o!t "e so#!té $%$isse #$ pression "e 6$pe!r "-!n so#6$nt5 !ne tempér$t!rep#!s é#e6ée est nécess$ire po!r $mener5 "$ns !n récipient o!6ert5 #$ pression "e 6$pe!r "e #$

so#!tion $! ni6e$! "e #$ pression $tmosphéri!e et ($ire %o!i##ir #$ so#!tion' Donc5 #e point"-é%!##ition s-é#36e' L-$o!t "e so#!té $%$isse #$ pression "e 6$pe!r et $%$isse #e point "econ+é#$tion "e #$ so#!tion' /ette $ction est #$ (onction m.me "e #-$nti+e# "$ns !ne 6oit!re'

&&' FC + "e +#!cose G/?&1O?H sont $o!tés 9 CC + "-1O' Q!e# est #e point "-é%!##ition "e #$

so#!tion * < C51

A' 1?5C <'

,' 151C <'

/' 1851 <'

D' A!c!n "es précé"ents'


&&' D' E)$mine0 #e c$#c!# : É#é6$tion "! point "-é%!##ition i<m5 od i #e nom%re "e p$rtic!#espro"!ites !$n" #$ mo#éc!#e se "issocie < const$nte G"épen" "e #$ s!%st$nceH m mo#$#ité'

L$ mo#$#ité Gmo#HG_+ "e so#6$ntH

É#é6$tion "! >E Gpoint "-é%!##itionH G&HGC51HG&5CH C51 <

Le >E "e 1O 88 < B C51 <

A6ec #e so#!té5 >E "e 1O 8851 <

&1' Q!$n" !ne !$ntité inconn!e "e to#!3ne est $o!tée 9 &CC + "e %en03ne5 #e point "econ+é#$tion 6$rie "e &C <' Tro!6e0 #e nom%re "e mo#es "e to#!3ne $o!tées' Uti#ise0 #es"onnées (o!rnies se#on #es %esoins'

< %en03ne 5C

< to#!3ne 57

A' C5&1'

,' C51C'

/' C517'

D' C58C'


&1' ,' E)$mine0 #e c$#c!# :

,$isse "! point "e con+é#$tion i<m &C <



Le to#!3ne ne se "issocie p$s5 "onc i &'

G&HG5CHG)H&C ^<

Uti#ise0 #$ 6$#e!r "e < "! so#6$nt

) 1 mo#$#

) C51 mo# "e to#!3ne'

&8' Q!$n" 1 + "-!n composé K sont "isso!s "$ns & _+ "e c$mphre5 #e point "e con+é#$tion "!c$mphre %$isse "e 15C <' Q!e# est #e poi"s mo#éc!#$ire $ppro)im$ti( "! composé K *

<c$mphre 7C

A' C +mo#'

,' CC +mo#'

/' CCC +mo#'

D' CC +mo#'


&8' E)$mine0 #e c$#c!# :

i<m 1 <

G&HG7CHG)H1

) C5C mo#$#

S!ppose0 !e #e composé ne se "issocie p$s'

Donc5 si C5C mo# 1 +5

& mo# CC +'

SOLUTIONS

NA

Les é!i#i%res "-ét$ts

&' A' Le "i$+r$mme s!i6$nt montre #es ét$ts Gph$sesH "$ns ch$!e ré+ion "! "i$+r$mme"-ét$ts'



1' /' O%ser6e0 #e "i$+r$mme'

8' D' Le trip#e point est #-en"roit od #es trois ph$ses sont en é!i#i%re'

7' ,' S!i6e0 #e se+ment "! point "e (!sion AD' Q!$n" AD se "ép#$ce 6ers #e h$!t5 #es points "e(!sion sont re#iés 9 !ne $!+ment$tion "e #$ tempér$t!re'

' /' L-é%!##ition se pro"!it !$n" #$ pression "e 6$pe!r "! #i!i"e est é+$#e o! s!périe!re 9 #$pression e)terne'

?' D' So#i"es5 #i!i"es et +$0 ont to!s !ne pression "e 6$pe!r !i $!+mente "ep!is #es so#i"es !s!-$!) +$0' L$ pression "e 6$pe!r est !ne propriété co##i+$ti6e "-!ne s!%st$nce !i "épen"

!ni!ement "e #$ !$ntité "e so#!té présent et p$s "e son i"entité' Les choi) , et / sont 6r$is'

' /' L$ !estion concerne #$ "é(inition "! point criti!e "-!ne s!%st$nce' !ne tempér$t!reet !ne pression correspon"$nt $! trip#e point "-!ne s!%st$nce5 to!s #es trois ét$ts G+$05 #i!i"eet so#i"eH e)istent 9 #-é!i#i%re'

' D' L$ "isso#!tion "e so#!té "$ns !n so#6$nt mo"i(ie #e point "e con+é#$tion "! so#6$nt5 #epoint "e (!sion5 #$ pression "e 6$pe!r et #e point "-é%!##ition'

F' A' Q!$n" !ne s!%st$nce non 6o#$ti#e est "isso!te "$ns !n #i!i"e5 #$ pression "e 6$pe!r "!#i!i"e "écrot' L-$%$issement "e #$ pression "e 6$pe!r "-!ne s!%st$nce est pro; portionne##e $!

nom%re "e mo#es "e so#!té "isso!tes "$ns !n poi"s "onné "e so#6$nt' /ette re#$tion estconn!e so!s #e nom "e #oi "e R$o!#t'



&C' ,' /omme #-$o!t "e so#!té $%$isse #$ pression "e 6$pe!r "-!n so#6$nt5 !ne tempér$t!rep#!s é#e6ée est nécess$ire po!r $mener5 "$ns !n récipient o!6ert5 #$ pression "e 6$pe!r "e #$so#!tion $! ni6e$! "e #$ pression $tmosphéri!e et ($ire %o!i##ir #$ so#!tion' Donc5 #e point"-é%!##ition s-é#36e' L-$o!t "e so#!té $%$isse #$ pression "e 6$pe!r et $%$isse #e point "econ+é#$tion "e #$ so#!tion' /ette $ction est #$ (onction m.me "e #-$nti+e# "$ns !ne 6oit!re'

&&' D' E)$mine0 #e c$#c!# : É#é6$tion "! point "-é%!##ition i<m5 od i #e nom%re "e p$rtic!#espro"!ites !$n" #$ mo#éc!#e se "issocie < const$nte G"épen" "e #$ s!%st$nceH m mo#$#ité'

L$ mo#$#ité Gmo#HG_+ "e so#6$ntH

É#é6$tion "! >E Gpoint "-é%!##itionH G&HGC51HG&5CH C51 <

Le >E "e 1O 88 < B C51 <

A6ec #e so#!té5 >E "e 1O 8851 <

&1' ,' E)$mine0 #e c$#c!# :

,$isse "! point "e con+é#$tion i<m &C <

Le to#!3ne ne se "issocie p$s5 "onc i &'

G&HG5CHG)H&C ^<

Uti#ise0 #$ 6$#e!r "e < "! so#6$nt

) 1 mo#$#

) C51 mo# "e to#!3ne'

&8' E)$mine0 #e c$#c!# :

i<m 1 <

G&HG7CHG)H1

) C5C mo#$#

S!ppose0 !e #e composé ne se "issocie p$s'

Donc5 si C5C mo# 1 +5

& mo# CC +'


NA




L$ so#!%i#ité

&' Une concentr$tion "e 1N "e 1SO7 !i est comp#3tement "issociée5 "e6r$it $6oir !ne

mo#$rité "e :

A' &2'

,' 12'

/' 82'

D' 72'


&' A' R$ppe#e0;6o!s !e #$ norm$#ité pren" "é9 en compte #e ($it !e #-$ci"e se "issocie en"onn$nt 1 mo#es "e B po!r ch$!e mo#e "-1SO7 !i se "issocie' Le c$#c!# est "onc :

1' Si & m# "-!ne so#!tion 7N "e /L est "i#!é "$ns & m#5 #$ no!6e##e concentr$tion "e /# est :

A' C5&82'

,' C51C2'

/' C58C2'

D' C57C2'

A((icher #$ réponse1' ,' G6o#!meHGnorm$#itéH G6o#!meHGnorm$#itéH

G& m#HG7NH G& m#HG)H

) C51C 2' /omme /# est monoprotoni!e5 #$ norm$#ité est é+$#e 9 #$ mo#$rité'

8' Q!e# 6o#!me "e &C2 "-1SO7 est nécess$ire po!r prép$rer ?CC m# "e C52 "-1SO7 *

A' 8 m#'

,' 8C m#'/' ? m#'

D' ?CC m#'


8' ,' &C 2 1SO7 1CN 1SO7 p$rce !e ch$!e mo#e "-$ci"e s!#(!ri!e pro"!it 1 mo#es "e

B' A!ssi5 C52 &5CN

G6o#!meHGnorm$#itéH G6o#!meHGnorm$#itéH

G)HG1CNH G?CC m#H G&NH

) 8C m#



7' Une so#!tion "e 72 "e 8A est comp#3tement "isso!te "$ns #-e$!' /om%ien "-é!i6$#ents "eB se tro!6ent "$ns !n &8 "e #itre *

A' &'

,' 8'

/' &7'

D' 7'


7' D'

' /om%ien "e N$/# so#i"e G>2 H est nécess$ire po!r prép$rer &CC m# "-!ne so#!tion "e 82*

A' &57 +'

,' &F58 +'

/' &7 +'

D' &F8 +'

E' A!c!ne "es réponses précé"entes'


' A'

?' Si #e pro"!it "e concentr$tion ioni!e "-!ne so#!tion "-A+/# est p#!s petit !e #$ 6$#e!r "e<ps5 choisisse0 ce !i est 6r$i :

A' L$ précipit$tion se pro"!it'

,' L$ précipit$tion ne se pro"!it p$s'

/' Les ions sont inso#!%#es "$ns #-e$!'

D' A et /'


?' ,' Q!$n" #e pro"!it ioni!e est é+$# o! s!périe!r 9 <ps5 #$ précipit$tion "! se# se pro"!it' Si #e

pro"!it ioni!e est in(érie!r 9 <ps5 #$ précipit$tion n-$ p$s #ie!'

' Si K mo#es "e >%/#1 se "issocient comp#3tement "$ns & #itre "-e$!5 #e pro"!it <ps est é+$# 9 :



A' K1'

,' 1K8'

/' 8K1'

D' 7K8'


' D' >%/#1 X >%B1 B 1/#

<ps b>%1Bb/&1

Q!$n" K mo#es "e >%/#1 sont comp#3tement "issociées5 K mo#es "e >% et 1K mo#es

"e /# sont pro"!ites'

<ps est "onc GKHG1KH1 7K8'

' Si #e <ps "e A+/# est A et #$ concentr$tion "e /# "$ns !n récipient est , mo#$ire5 !e##e est #$

concentr$tion "-A+5 en mo#es p$r #itre *

A' A mo##'

,' , mo##'

/' A, mo##'

D' , o! /'


' D' Les choi) , et / sont !stes to!s #es "e!)' Q!$n" A+/# se "issocie5 "es !$ntités é+$#es "eA+B et "e /# sont pro"!ites' Si #$ concentr$tion "e /# est ,5 ce#$ "oit $!ssi .tre #$concentr$tion "e A+B' L$ concentr$tion "e #-ion $r+ent pe!t $!ssi .tre tro!6ée en "i6is$nt #$6$#e!r "e <ps p$r #$ concentr$tion "e #-ion ch#ore p!is!e <ps bA+Bb/#' Donc5 #$

concentr$tion "e A+B est A,'

Uti#ise0 #es "onnées s!i6$ntes po!r répon"re $!) !estions F 9 &8'

<ps

>%/#1

&5C &C

<ps A+/U &5C #C&C

<ps >%/O8 &5C #C&

F' /onsi"érons "es so#!tions s$t!rées "e >%/#1 et "-A+/#' En s!ppos$nt !-i# 4 $it !n 6o#!me

"-!n #itre "e ch$c!ne "es so#!tions5 !e##e so#!tion contient !ne p#!s +r$n"e concentr$tion "e/# *

A' >%/#1'

,' A+/#'

/' To!tes "e!) ont #$ m.me concentr$tion "e /#'



D' >$s $sse0 "-in(orm$tions po!r "éterminer'


F' A'

&C' En consi"ér$nt #es so#!tions s$t!rées "e >%/#1 et "-A+/#5 !e# ion $ #$ p#!s +r$n"e

concentr$tion5 A+B o! >%B1 *

A' A+B'

,' >%1B

'

/' To!s "e!) ont #$ m.me concentr$tion'

D' >$s $sse0 "-in(orm$tions po!r "éterminer'


&C' ,' E)$mine0 #e c$#c!# "onné en F'

&&' /onsi"érons !ne so#!tion s$t!rée "e >%/#1' L-$""ition "e N$/# :

A' A!+menter$it #$ précipit$tion "e >%/#1'

,' Ne pro6o!er$it p$s #$ précipit$tion "e >%/#1'

/' Dimin!er$it #$ concentr$tion "e >%B1'

D' A!r$it po!r rés!#t$t A et /'


&&' D' Les choi) A et / sont to!s #es "e!) !stes' L-$o!t "e N$/# $!+mente #$ concentr$tion "e#-ion /# en so#!tion Ge((et "e #-ion comm!nH' En ($is$nt ce#$5 on $!+mente #$ précipit$tion "e

>%/#1 p$rce !e #e pro"!it ioni!e $!+mente' /ette $!+ment$tion con"!it #e ch#ore 9précipiter et #$ concentr$tion "! ch#ore #i%re "$ns #$ so#!tion "imin!e'



&1' Si A+NO8 est $o!té 9 !ne so#!tion s$t!rée "e >%/#1 :

A' A+/# précipite'

,' I# se (orme p#!s "e >%/#1'

/' >%GNO8H1 (orme !n précipité %#$nc'

D' Réponses , et /'


&1' A' A+/# $ !ne ten"$nce p#!s (orte 9 se (ormer !e >%/#1 en r$ison "e son <ps p#!s %$s'

Donc5 9 mes!re !e A+/# se (orme5 !ne !$ntité é+$#e "e >%/# 1 se "isso!t'

&8' En s!ppos$nt !ne comp#3te "isso#!tion "es so#!tions5 si #e <ps "e 2+SO7 est 7 &C5 !n

précipité se (ormer$;t;i# si #-on mé#$n+e !n #itre "e C5C8 2 "e 2+GNO 8H1 ét$it mé#$n+é 9 1 #itres

"e C5C? 2 "e <1SO7 *

A' Non c$r #$ so#!tion ne contient p$s "e 2+SO7'

,' Non c$r #$ 6$#e!r "! <ps "e 2+SO7 n-est p$s "ép$ssée'

/' O!i'

D' Les in(orm$tions (o!rnies sont ins!((is$ntes'


&8' /' Tro!6e0 #es concentr$tions "es ions 2+GNO8H1 et <1SO7 9 "isso#!tion comp#3te'

2$inten$nt5 !e##e est #$ concentr$tion "e 2+1B "$ns #e mé#$n+e *

Q!-en est;i# "e SO71*

Le pro"!it ioni!e Q

Q b2+1BbSO71 bC5C&bC5C7

Q b& &C1b7&C1

Q 7 &C7

/omme Q <ps5 p#!s "e so#i"e "oit se (ormer po!r $%$isser #e pro"!it ioni!e !s!-9 #$ 6$#e!r

"e <ps en consé!ence5 #$ précipit$tion se pro"!it'

SOLUTIONS

NA



L$ so#!%i#ité

&' A' R$ppe#e0;6o!s !e #$ norm$#ité pren" "é9 en compte #e ($it !e #-$ci"e se "issocie en"onn$nt 1 mo#es "e B po!r ch$!e mo#e "-1SO7 !i se "issocie' Le c$#c!# est "onc :

1' ,' G6o#!meHGnorm$#itéH G6o#!meHGnorm$#itéH

G& m#HG7NH G& m#HG)H

) C51C 2' /omme /# est monoprotoni!e5 #$ norm$#ité est é+$#e 9 #$ mo#$rité'

8' ,' &C 2 1SO7 1CN 1SO7 p$rce !e ch$!e mo#e "-$ci"e s!#(!ri!e pro"!it 1 mo#es "e

B' A!ssi5 C52 &5CN

G6o#!meHGnorm$#itéH G6o#!meHGnorm$#itéH

G)HG1CNH G?CC m#H G&NH) 8C m#

7' D'

' A'

?' ,' Q!$n" #e pro"!it ioni!e est é+$# o! s!périe!r 9 <ps5 #$ précipit$tion "! se# se pro"!it' Si #e

pro"!it ioni!e est in(érie!r 9 <ps5 #$ précipit$tion n-$ p$s #ie!'

' D' >%/#1 X >%B1 B 1/#

<ps b>%1Bb/&1

Q!$n" K mo#es "e >%/#1 sont comp#3tement "issociées5 K mo#es "e >% et 1K mo#es

"e /# sont pro"!ites'

<ps est "onc GKHG1KH1 7K8'

' D' Les choi) , et / sont !stes to!s #es "e!)' Q!$n" A+/# se "issocie5 "es !$ntités é+$#es "eA+B et "e /# sont pro"!ites' Si #$ concentr$tion "e /# est ,5 ce#$ "oit $!ssi .tre #$concentr$tion "e A+B' L$ concentr$tion "e #-ion $r+ent pe!t $!ssi .tre tro!6ée en "i6is$nt #$6$#e!r "e <ps p$r #$ concentr$tion "e #-ion ch#ore p!is!e <ps bA+Bb/#' Donc5 #$

concentr$tion "e A+B est A,'



F' A'

&C' ,' E)$mine0 #e c$#c!# "onné en F'

&&' D' Les choi) A et / sont to!s #es "e!) !stes' L-$o!t "e N$/# $!+mente #$ concentr$tion "e#-ion /# en so#!tion Ge((et "e #-ion comm!nH' En ($is$nt ce#$5 on $!+mente #$ précipit$tion "e>%/#1 p$rce !e #e pro"!it ioni!e $!+mente' /ette $!+ment$tion con"!it #e ch#ore 9

précipiter et #$ concentr$tion "! ch#ore #i%re "$ns #$ so#!tion "imin!e'

&1' A' A+/# $ !ne ten"$nce p#!s (orte 9 se (ormer !e >%/#1 en r$ison "e son <ps p#!s %$s'

Donc5 9 mes!re !e A+/# se (orme5 !ne !$ntité é+$#e "e >%/#1

se "isso!t'

&8' /' Tro!6e0 #es concentr$tions "es ions 2+GNO8H1 et <1SO7 9 "isso#!tion comp#3te'

2$inten$nt5 !e##e est #$ concentr$tion "e 2+1B "$ns #e mé#$n+e *

Q!-en est;i# "e SO71*

Le pro"!it ioni!e Q

Q b2+1BbSO71 bC5C&bC5C7

Q b& &C1b7&C1

Q 7 &C7

/omme Q <ps5 p#!s "e so#i"e "oit se (ormer po!r $%$isser #e pro"!it ioni!e !s!-9 #$ 6$#e!r

"e <ps en consé!ence5 #$ précipit$tion se pro"!it'




NA


Les $ci"es5 #es %$ses et #es t$mpons

&' Une %$se "e ,rfnste";Logr4 est !n :

A' Donne!r "-é#ectrons'

,' Donne!r "e protons'

/' Accepte!r "-é#ectrons'

D' Accepte!r "e protons'


&' D' Les $ci"es "e ,rfnste";Logr4 sont "é(inis comme "es "onne!rs "e protons Ge)' : /#5

1SO7H5 $#ors !e #es %$ses "e ,rfnste";Logr4 sont "é(inies comme "es $ccepte!rs "e protonsGe)' : SO7

5 NO8H' Les $ci"es "e Legis sont consi"érés comme "es $ccepte!rs "-é#ectrons5

$#ors !e #es %$ses "e Legis sont "es "onne!rs "-é#ectrons'

1' Le!e# est !n $ci"e "e ,rfnste";Logr4 *

A' ,8'

,' /8/OO'

/' NO8'

D' N8'


1' ,' L-$ci"e $céti!e G/8/OOH est !n "onne!r "e protons et !n $ci"e ($i%#e'

8' Le!e# est !n $ci"e "e Legis *

A' ,8'

,' /8/OO'

/' NO8'

D' N8'


8' A' Le %ore $ !n nom%re $tomi!e "e cin et5 comme i# est montré5 $ "e #-esp$ce "$ns #esor%it$#es p po!r $ccepter "es é#ectrons'



7' Le!e# "e ces composés est 9 #$ (ois !ne %$se "e Legis et !ne %$se "e ,rfnste";Logr4 *

A' ,8'

,' /$GOH1'

/' NO8'

D' N8'


7' D' Les %$ses "e Legis sont "es "onne!rs "-é#ectrons' L-$mmoni$c $ !ne p$ire "-é#ectrons

non #iée !i est $tt$chée 9 #-$0ote' /es é#ectrons pe!6ent .tre "onnés po!r (ormer "es #i$isons$6ec "-$!tres composés' L-$mmoni$c pe!t $!ssi se comporter comme !n $ccepte!r "-é#ectronscomme #e montre #$ ré$ction s!i6$nte :

N8 B 1O N7B B O

' Le!e# "e ces composés est $mphot3re *

A' /8/OO'

,' NO8'

/' SO7'

D' /&'


' /' Les composés $mphot3res se comportent comme "es $ci"es et "es %$ses "e ,rfnste";Logr4' D$ns #$ ré$ction s!i6$nte5 note0 !e #-ion SO7

$+it 9 #$ (ois comme "onne!r "e

protons et comme $ccepte!r "e protons :

Les !estions ? 9 (ont ré(érence $!) "onnées s!i6$ntes s!r #es $ci"es monoprotoni!es :



Aci"e <$

A & &C

, 1 &CF

/ 15 &C

?' Q!e# est #-$ci"e #e p#!s (ort *

A' A'

,' ,'

/' /'

D' >$s $sse0 "-in(orm$tions po!r #e "éterminer'


?' /' L-$ci"e #e p#!s (ort $ #$ 6$#e!r "e <$ #$ p#!s é#e6ée'

' Q!e# $ci"e $ #$ p#!s (orte %$se con!+!ée *

A' A'

,' ,'

/' /'



' ,' L-$ci"e #e p#!s ($i%#e $ #$ %$se con!+!ée #$ p#!s (orte'

' Q!e# $ci"e $ #$ p#!s %$sse é#é6$tion "! point "-é%!##ition *

A' A'

,' ,'

/' /'



' D' L-é#é6$tion "! point "-é%!##ition i_m od i nom%re "e p$rtic!#es pro"!ites !$n" !nemo#éc!#e "e so#!té se "issocie5 _ const$nte "-é#é6$tion "e #-é%!##ition et m mo#$#ité' D$ns cepro%#3me5 #es mo#$#ités $ci"es ne sont p$s conn!es'

F' Ét$nt "onné : /#G$H B B /# /# pe!t .tre consi"éré comme :



A' Un $ci"e ($i%#e con!+!é'

,' Un $ci"e (ort con!+!é'

/' Une %$se ($i%#e con!+!ée'

D' Une %$se (orte con!+!ée'


F' /' /# est !n $ci"e (ort' Les $ci"es (orts ont "es %$ses con!+!ées ($i%#es'

&C' Les $ci"es et #es %$ses ré$+issent po!r (ormer :

A' Des %$ses "e Legis'

,' Des se#s'

/' Des $ci"es "e Legis'

D' Des $ci"es "-Arrhéni!s'

E' Des %$ses "e Legis et "es $ci"es "e Legis'


&C' ,' Les $ci"es et #es %$ses ré$+issent po!r (ormer "e #-e$! et "es se#s :

N$O B /# N$B/# B 1O

!n se# e$!

&&' Les se#s "-$ci"es (orts $6ec "es %$ses (ortes sont :

A' Aci"es'

,' ,$si!es'

/' Ne!tres'



&&' /' Les se#s "es $ci"es (orts o! "es %$ses (ortes sont ne!tres' >$r e)emp#e

/&B N$O N$/# B 1O

$ci"e (ort %$se (orte ne!tre

&1' Le!e# est !n $ci"e (ort et se "issocie comp#3tement "$ns #-e$! *

A' NO8'

,' M'

/' /8/OO'



D' 8>O7'


&1' A' NO8 est #e se!# $ci"e (ort'

&8' MG$H B B M Si #es concentr$tions "e MG$H5 B et M5 9 #-é!i#i%re5 sont 15 &C& 25

5C &C1 2 et 5C &C 2 respecti6ement5 !e##e est #$ const$nte "e "issoci$tion "e MG$H*

A' C5CC8'

,' 85C'

/' C5CCCC&'

D' 5C'

A((icher #$ réponse&8' /' E)$mine0 #-é!$tion s!i6$nte :

&7' Q!e# est #e p "e C5C& 2 "e /# *

A' &'

,' 1'

/' 8'

D' 7'


&7' ,' /# se "issocie comp#3tement en so#!tion :

&' Q!$n" 8 + "e /$GOH1 sont $o!tés 9 & CCC m# "e C5 2 "e 1SO75 #e pO rés!#t$nt est :

A' 8'

,' '

/' &&'

D' &8'




&' D'

&?' Q!$n" #-$mmoni$c est "isso!s "$ns #-e$!5 on o%ser6e #$ ré$ction s!i6$nte :

N8 B 1O N7B B O

<% 1 &C,

Si #$ concentr$tion "e #-$mmoni$c "$ns #$ so#!tion est C57 2 et #e p &C5 !e##e est #$concentr$tion "e #-ion $mmoni!m *

A' C5C 2'

,' C5C& 2'

/' C5C7 2'

D' C5&C 2'


&?' A'

&' Q!e# 6o#!me "e C5& 2 "e 1SO7 est nécess$ire po!r ne!tr$#iser 8C m# "e C51 2 "e N$O *

A' 1C m#'



,' 7C m#'

/' ?C m#'

D' C m#'


&' A'

&' Q!e# 6o#!me "e C5C8 2 "e N$O est nécess$ire po!r titrer 8C m# "e C5& N "e 8>O7 *

A' C m#'

,' &C m#'

/' 8CC m#'

D' &CC m#'A((icher #$ réponse

&' D' /&V& /1V1

GC5C8 2HG) m#H GC5&HG8C m#H

) &CC m#

Note0 !e #-$ci"e phosphori!e est triprotoni!e m$is !e C5& N in"i!e !-i# 4 $ C5& mo#e "eprotons "-$ci"e'

I# pe!t .tre répon"! $!) !estions &F 9 18 "-$pr3s #$ co!r%e "e titr$tion s!i6$nte'



S!ppose0 !e #-$ci"e inconn! est comp#3tement titré p$r N$O'

&F' L-$ci"e inconn! "oit .tre :

A' Un $ci"e monoprotoni!e'

,' Un $ci"e "iprotoni!e'

/' Un $ci"e triprotoni!e'



&F' ,' L-$ci"e nécessite "e!) é!i6$#ents "e %$se po!r .tre comp#3tement titré "onc5 ce "oit.tre !n $ci"e "iprotoni!e' A! point A5 #-$ci"e $ to!s ses protons5 p$r e)emp#e5 1SO7' A! point

,5 #-$ci"e e)iste 9 C ` so!s !ne (orme comp#3tement protonée et 9 C ` so!s !ne (ormemonoprotonée GC ` 1SO7 et C ` SO7

H' En /5 #-$ci"e e)iste !ni!ement so!s (orme

monoprotonée G&CC ` SO7H' A! point D5 #-$ci"e e)iste 9 C ` so!s (orme "e SO 7

et 9 C `

so!s (orme "e SO71' Min$#ement5 $! point E5 #-$ci"e est 9 &CC ` so!s (orme SO 7

1' Le point , est

$ppe#é p<& et #e point D est p<1' L$ ré+ion t$mpon est #$ 0one #$ p#!s p#$te "e #$ co!r%e G#$

ré+ion !i résiste 9 #-$!+ment$tion "e p !$n" on $o!te "e #$ %$seH' L-$ci"e $ "e!) ré+ionst$mpon : $!to!r "! point , et $!to!r "! point D'

1C' Le >_$1 "e cet $ci"e est sit!é $! point :



A' A'

,' ,'

/' /'

D' D'


1C' D'

1&' !e# point #-$ci"e est;i# 9 C ` so!s !ne (orme $4$nt to!s ses protons et 9 C ` so!s !ne(orme $4$nt per"! !n se!# proton *

A' A'

,' ,'

/' /'

D' D'

E' E'


1&' ,'

11' !e# point #-$ci"e est;i# 9 &CC ` so!s !ne (orme $4$nt per"! !n se!# proton *

A' A'

,' ,'

/' /'

D' D'

E' E'


11' /'

18' Q!e# point se tro!6e $! centre "e #$ mei##e!re ré+ion t$mpon *

A' A'

,' ,'

/' /'

D' D'


18' ,'



17' Le!e# $+it comme !n s4st3me t$mpon *

A' N8 B 1O O B N7B

,' /18O1 B B /18O1

/' 1>O7 B B >O7

1

D' To!tes #es réponses précé"entes'


17' D' Note0 !e ces trois ré$ctions $!+mentent to!tes #$ pro"!ction "e B o! "e O o! %ien"imin!ent #$ pro"!ction "e B o! "e O et résistent $insi $!) 6$ri$tions "e p' /ettec$r$ctéristi!e ($it "e ces ré$ctions "es s4st3mes t$mpon'

1' Les!e#s $+issent comme #$ mei##e!re so#!tion t$mpon *

A' Les se#s'

,' Les $ci"es o! #es %$ses ($i%#es et #e!rs se#s'

/' Les $ci"es o! #es %$ses (ortes'

D' Les $ci"es o! #es %$ses (orts et #e!rs se#s'


1' ,' Les $ci"es o! #es %$ses ($i%#es et #e!rs se#s sont #es mei##e!rs s4st3mes t$mpon'

1?' Le!e# ne ser$it p$s !ti#isé comme so#!tion t$mpon *A' /8/OO'

,' N7O'

/' 1/O8'

D' 1SO7'


1?' D' 1SO7 est !n $ci"e (ort' Les $ci"es ($i%#es et #e!rs se#s sont "e %ons t$mpons' Les $!trechoi) sont soit "es $ci"es ($i%#es5 soit "es %$ses ($i%#es'

1' >o!r constit!er !ne so#!tion t$mpon "e p 75 !n $ci"e $4$nt !n p<$ "e 85C "e6r$it .tre

prép$ré $6ec !n se# "$ns #$ proportion 9 #-$ci"e "e :

A' &&'

,' &&C'

/' &&CC'

D' &C&'




1' D'

1' Un $ci"e $4$nt !n <$ & &C5 et !n se# "$ns #e r$pport "e &&C 9 #-$ci"e $!r$ient !n p

"e :

A' 8'

,' 7'

/' '

D' ?'


1' ,'

SOLUTIONS

NA

Aci"es5 %$ses et t$mpons

&' D' Les $ci"es "e ,rfnste";Logr4 sont "é(inis comme "es "onne!rs "e protons Ge)' : /#5

1SO7H5 $#ors !e #es %$ses "e ,rfnste";Logr4 sont "é(inies comme "es $ccepte!rs "e protonsGe)' : SO7

5 NO8H' Les $ci"es "e Legis sont consi"érés comme "es $ccepte!rs "-é#ectrons5

$#ors !e #es %$ses "e Legis sont "es "onne!rs "-é#ectrons'



1' ,' L-$ci"e $céti!e G/8/OOH est !n "onne!r "e protons et !n $ci"e ($i%#e'

8' A' Le %ore $ !n nom%re $tomi!e "e cin et5 comme i# est montré5 $ "e #-esp$ce "$ns #esor%it$#es p po!r $ccepter "es é#ectrons'

7' D' Les %$ses "e Legis sont "es "onne!rs "-é#ectrons' L-$mmoni$c $ !ne p$ire "-é#ectronsnon #iée !i est $tt$chée 9 #-$0ote' /es é#ectrons pe!6ent .tre "onnés po!r (ormer "es #i$isons$6ec "-$!tres composés' L-$mmoni$c pe!t $!ssi se comporter comme !n $ccepte!r "-é#ectronscomme #e montre #$ ré$ction s!i6$nte :

N8 B 1O N7B B O

' /' Les composés $mphot3res se comportent comme "es $ci"es et "es %$ses "e ,rfnste";Logr4' D$ns #$ ré$ction s!i6$nte5 note0 !e #-ion SO7 $+it 9 #$ (ois comme "onne!r "e

protons et comme $ccepte!r "e protons :

?' /' L-$ci"e #e p#!s (ort $ #$ 6$#e!r "e <$ #$ p#!s é#e6ée'

' ,' L-$ci"e #e p#!s ($i%#e $ #$ %$se con!+!ée #$ p#!s (orte'

' D' L-é#é6$tion "! point "-é%!##ition i_m od i nom%re "e p$rtic!#es pro"!ites !$n" !nemo#éc!#e "e so#!té se "issocie5 _ const$nte "-é#é6$tion "e #-é%!##ition et m mo#$#ité' D$ns ce

pro%#3me5 #es mo#$#ités $ci"es ne sont p$s conn!es'

F' /' /# est !n $ci"e (ort' Les $ci"es (orts ont "es %$ses con!+!ées ($i%#es'

&C' ,' Les $ci"es et #es %$ses ré$+issent po!r (ormer "e #-e$! et "es se#s :

N$O B /# N$B/# B 1O

!n se# e$!

&&' /' Les se#s "es $ci"es (orts o! "es %$ses (ortes sont ne!tres' >$r e)emp#e

/&B N$O N$/# B 1O

$ci"e (ort %$se (orte ne!tre



&1' A' NO8 est #e se!# $ci"e (ort'

&8' /' E)$mine0 #-é!$tion s!i6$nte :

&7' ,' /# se "issocie comp#3tement en so#!tion :

&' D'

&?' A'



&' A'

&' D' /&V& /1V1

GC5C8 2HG) m#H GC5&HG8C m#H

) &CC m#Note0 !e #-$ci"e phosphori!e est triprotoni!e m$is !e C5& N in"i!e !-i# 4 $ C5& mo#e "eprotons "-$ci"e'

&F' ,' L-$ci"e nécessite "e!) é!i6$#ents "e %$se po!r .tre comp#3tement titré "onc5 ce "oit.tre !n $ci"e "iprotoni!e' A! point A5 #-$ci"e $ to!s ses protons5 p$r e)emp#e5 1SO7' A! point

,5 #-$ci"e e)iste 9 C ` so!s !ne (orme comp#3tement protonée et 9 C ` so!s !ne (ormemonoprotonée GC ` 1SO7 et C ` SO7

H' En /5 #-$ci"e e)iste !ni!ement so!s (orme

monoprotonée G&CC ` SO7H' A! point D5 #-$ci"e e)iste 9 C ` so!s (orme "e SO 7

et 9 C `

so!s (orme "e SO71' Min$#ement5 $! point E5 #-$ci"e est 9 &CC ` so!s (orme SO 7

1' Le point , est

$ppe#é p<& et #e point D est p<1' L$ ré+ion t$mpon est #$ 0one #$ p#!s p#$te "e #$ co!r%e G#$ré+ion !i résiste 9 #-$!+ment$tion "e p !$n" on $o!te "e #$ %$seH' L-$ci"e $ "e!) ré+ionst$mpon : $!to!r "! point , et $!to!r "! point D'

1C' D'

1&' ,'

11' /'

18' ,'

17' D' Note0 !e ces trois ré$ctions $!+mentent to!tes #$ pro"!ction "e B o! "e O o! %ien"imin!ent #$ pro"!ction "e B o! "e O et résistent $insi $!) 6$ri$tions "e p' /ettec$r$ctéristi!e ($it "e ces ré$ctions "es s4st3mes t$mpon'

1' ,' Les $ci"es o! #es %$ses ($i%#es et #e!rs se#s sont #es mei##e!rs s4st3mes t$mpon'

1?' D' 1SO7 est !n $ci"e (ort' Les $ci"es ($i%#es et #e!rs se#s sont "e %ons t$mpons' Les $!tre

choi) sont soit "es $ci"es ($i%#es5 soit "es %$ses ($i%#es'



1' D'

1' ,'


NA

Section III : L$ thermochimie5 #es process!s "e 6itesse et #-é#ectrochimie

L$ thermochimie

&' L$!e##e est !ne (onction "-ét$t *

A'S'

,''

/''

D' Les trois précé"entes'


&' D' Les 6$ri$tions "-entropie5 "-enth$#pie et "-éner+ie #i%re sont "es (onctions "-ét$t c$r e##es"épen"ent !ni!ement "e #-ét$t initi$# et "e #-ét$t (in$# "! s4st3me et sont in"é; pen"$ntes "eschemins empr!ntés po!r $ttein"re #-ét$t (in$#'



1' L$ 6$ri$tion "-éner+ie se pro"!is$nt "$ns !ne ré$ction chimi!e 9 pression const$ntes-$ppe##e :

A'S'

,''

/''

D'E'


1' ,' L$ 6$ri$tion "-enth$#pie se "é(init comme #$ !$ntité "e ch$#e!r $%sor%ée G6$ri$tion"-éner+ieH !$n" !ne ré$ction $ #ie! 9 pression const$nte' Le choi) A se ré(3re 9 #$ 6$ri$tion"-entropie Go! P h$s$r" "-!n s4st3meH $#ors !e #e choi) / se ré(3re 9 #$ 6$ri$tion "-éner+ie#i%re' Le choi) D se ré(3re 9 #$ 6$ri$tion "-éner+ie in"épen"$nte "e #$ pression'

8' Q!e##e ré$ction ten" 9 .tre #$ p#!s st$%#e *

A' Une ré$ction en"othermi!e'

,' Une ré$ction e)othermi!e'

/' To!tes "e!) sont é+$#ement st$%#es'

D' A!c!ne "es "e!) n-est st$%#e'


8' ,' Les ré$ctions e)othermi!es sont p#!s spont$nées et p#!s st$%#es !e #es ré$ctionsen"othermi!es'

7' Les s4st3mes thermo"4n$mi!es !i ont !ne +r$n"e st$%i#ité ten"ent 9 présenter :

A' Un minim!m et !n S minim!m'

,' Un minim!m et !n S m$)im!m'

/' Un m$)im!m et !n S minim!m'

D' Un m$)im!m et !n S m$)im!m'


7' ,' /omme TS5 est p#!s né+$ti( Get #$ ré$ction p#!s spont$néeH !$n" est"imin!é o! S $!+menté'

' Q!e# est #e ^ po!r #$ "écomposition "! méth$ne en /GsH et +$0 "i$tomi!es *

/7G+H B 1O1G+H X /O1G+H B 11OG+H

&F&5 _=mo#

/O1G+H X /GsH B O1G+H

B F75C _=mo#



1OG+H X 1G+H B &1 O1G+H

B 5 _=mo#

A' B &5 _='

,' B 7C&57 _='

/' &5 _='

D' 7C&57 _='


' A' Les é!$tions "oi6ent .tre orientées $6ec #e méth$ne comme ré$cti( et #es +$0"i$tomi!es comme pro"!its :

?' /onsi"ér$nt #es "onnées s!i6$ntes5 !e##e est #$ ch$#e!r "e (orm$tion "e #-éth$no# *

/1O B 8O1 X 1/O1 B 81O

815C _c$#mo#

1O X 1 B &1 O1

B ?58 _c$#mo#

/ B O1 X /O1

F75& _c$#mo#

A' ??5& _c$#

,' B ?51 _c$#

/' B ??5& _c$#'

D' ?51 _c$#'


?' A' O%ser6e0 #$ so#!tion s!i6$nte :

L-é!$tion (in$#e est :

1/ B ? B &1 O1 X /1O

' L$ com%!stion "e #-éth$ne pro"!it "! "io)4"e "e c$r%one et "e #$ 6$pe!r "-e$!' L$ ré$ctioné!i#i%rée est :

1/1? B O1 X 7/O1 B ?1OG+H^( G/1?H 1C51 _c$#mo#



^( G/O1H F75& _c$#mo#

^( G1OG+HH 5 _c$#mo#

Q!e##e est #$ ch$#e!r "e ré$ction "e #$ com%!stion "e ?C +r$mmes "-éth$ne *

A' 87&57 _c$#'

,' 1758 _c$#'

/' C5 _c$#'

D' ?15 _c$#'


' D' Rem$r!e : Le %!t est "e tro!6er #$ ch$#e!r "e com%!stion "e ?C + o! 1 mo#es "!composé' E)$mine0 #e c$#c!# s!i6$nt :

ch$#e!r po!r 1 mo#es "e /1? ?15 _c$#

Rem$r!e : L$ ré$ction é!i#i%rée !ti#ise 1 mo#es "-éth$ne "onc ne m!#tip#ie0 p$s p$r 1'

' D$ns #$ ré$ction s!i6$nte5 #-entropie 11G+H B O1G+H X 11OG+H :

A' A!+mente'

,' Dimin!e'

/' Reste #$ m.me'

D' Impossi%#e 9 "éterminer'


' ,' Le "ésor"re "! s4st3me "imin!e $#ors !e "es mo#éc!#es p#!s comp#e)es et p#!sor"onnées se (orment 9 p$rtir "e #$ ré$ction "es +$0 1 et O1' De p#!s5 8 mo#es "e +$0 se

com%inent po!r (ormer 1 mo#es "e +$0'

F' L-entropie5 terme "e thermo"4n$mi!e5 est :

A' L-éner+ie "isponi%#e po!r .tre con6ertie en tr$6$i# méc$ni!e'

,' Une mes!re "! P h$s$r" Gr$n"omness5 en $n+#$isH "$ns !n s4st3me'

/' >#!s é#e6ée "$ns !n éch$nti##on "onné "e 1O +$0 !e "$ns #e m.me éch$nti##on 9 #-ét$t

#i!i"e'

D' , et /'


F' D' L-entropie est #-éner+ie non "isponi%#e !i ne pe!t p$s .tre tr$ns(ormée en tr$6$i#méc$ni!e' Les choi) , et / sont !stes' Les +$0 ten"ent 9 contenir p#!s "-éner+ie !e #es#i!i"es "! m.me é#ément et i#s poss3"ent !n p#!s +r$n" "e+ré "e P h$s$r" o! "ésor"re



Gr$n"omness5 en $n+#$isH'

&C' L$ tr$ns(orm$tion "e 1OG+H X 1OG&H est non spont$née so!s !ne pression "e ?C torr et

$!) tempér$t!res s!périe!res 9 88 < p$rce !e :

A' est in(érie!r 9 TS'

,' est positi('

/' est né+$ti('

D' est s!périe!r 9 TS'


&C' D' Les process!s non spont$nés ont "es 6$#e!rs "e positi6es' /omme TAS5 est positi( !$n" est s!périe!r 9 TS'

&&' Si !ne ré$ction chimi!e $ !n positi( et !n S né+$ti(5 #$ ré$ction ten" 9 .tre :A' Spont$née'

,' Non spont$née'

/' #-é!i#i%re'



&&' ,' ten" 9 .tre positi(5 $!ssi #$ ré$ction ten";e##e 9 .tre non spont$née'&1' Si !ne ré$ction chimi!e $ !n 6$#e!r "e K5 !ne 6$#e!r "e S @5 !ne 6$#e!r "e K R@ et se pro"!it 9 R _e#6ins5 #$ ré$ction est :

A' Spont$née'

,' Non spont$née'

/' #-é!i#i%re'



&1' D L$ réponse ne pe!t .tre "éterminée p$rce !e5 #ors!e #$ 6$#e!r "onnée "e TS5 #es "e!) termes s-é#iminent' Le s4st3me est 9 #-é!i#i%re !$n" C m$is "$ns cette!estion5 #es "e!) termes "e #-é!$tion s-$nn!#ent :

&8' L-éner+ie "e "issoci$tion "e #i$ison est :

A' L-éner+ie #i%érée !$n" !ne #i$ison entre "e!) $tomes "e +$0 est %risée'

,' L-éner+ie nécess$ire po!r %riser !ne #i$ison entre "e!) $tomes "e +$0'



/' Uti#e po!r estimer #$ 6$ri$tion "-enth$#pie "-!ne ré$ction'

D' , et /'


&8' D' Les choi) , et / sont !stes' L-éner+ie "e "issoci$tion "e #i$ison est #-éner+ie nécess$ire

po!r %riser !ne #i$ison entre "e!) é#éments +$0e!) et e##e est !ti#e po!r estimer #$ 6$ri$tion"-enth$#pie "e #$ ré$ction'

&7' Q!e##e est #$ 6$ri$tion "-éner+ie "$ns #$ ré$ction s!i6$nte *

1C1 B /7 X /O1 B 11O

Uti#ise0 #es éner+ies "e "issoci$tion "e #i$ison s!i6$ntes :

/ / 87C _=mo#

/ 71C_=mo#O O 7FC _=mo#

O 7?C _=mo#

/ O 1C _=mo#

A' &F1C _=mo#'

,' ?1C _=mo#'

/' &1&C _=mo#'D' A!c!ne "es réponses précé"entes'


&7' D' Les str!ct!res mo#éc!#$ires sont #es s!i6$ntes :

r)n j "es éner+ies "es #i$isons %risées j "es éner+ies "es #i$isons (ormées b1G7FCH B

7G71CH b1G1CH B 7G7?CH ?1C _=mo#'

L$ ré$ction est e)othermi!e'

SOLUTIONS

NA

L$ thermochimie

&' D' Les 6$ri$tions "-entropie5 "-enth$#pie et "-éner+ie #i%re sont "es (onctions "-ét$t c$r e##es"épen"ent !ni!ement "e #-ét$t initi$# et "e #-ét$t (in$# "! s4st3me et sont in"é; pen"$ntes "eschemins empr!ntés po!r $ttein"re #-ét$t (in$#'

1' ,' L$ 6$ri$tion "-enth$#pie se "é(init comme #$ !$ntité "e ch$#e!r $%sor%ée G6$ri$tion"-éner+ieH !$n" !ne ré$ction $ #ie! 9 pression const$nte' Le choi) A se ré(3re 9 #$ 6$ri$tion



"-entropie Go! P h$s$r" "-!n s4st3meH $#ors !e #e choi) / se ré(3re 9 #$ 6$ri$tion "-éner+ie#i%re' Le choi) D se ré(3re 9 #$ 6$ri$tion "-éner+ie in"épen"$nte "e #$ pression'

8' ,' Les ré$ctions e)othermi!es sont p#!s spont$nées et p#!s st$%#es !e #es ré$ctionsen"othermi!es'

7' ,' /omme TS5 est p#!s né+$ti( Get #$ ré$ction p#!s spont$néeH !$n" est"imin!é o! S $!+menté'

' A' Les é!$tions "oi6ent .tre orientées $6ec #e méth$ne comme ré$cti( et #es +$0"i$tomi!es comme pro"!its :

?' A' O%ser6e0 #$ so#!tion s!i6$nte :

L-é!$tion (in$#e est :

1/ B ? B &1 O1 X /1O

' D' Rem$r!e : Le %!t est "e tro!6er #$ ch$#e!r "e com%!stion "e ?C + o! 1 mo#es "!composé' E)$mine0 #e c$#c!# s!i6$nt :

ch$#e!r po!r 1 mo#es "e /1? ?15 _c$#

Rem$r!e : L$ ré$ction é!i#i%rée !ti#ise 1 mo#es "-éth$ne "onc ne m!#tip#ie0 p$s p$r 1'

' ,' Le "ésor"re "! s4st3me "imin!e $#ors !e "es mo#éc!#es p#!s comp#e)es et p#!sor"onnées se (orment 9 p$rtir "e #$ ré$ction "es +$0 1 et O1' De p#!s5 8 mo#es "e +$0 se

com%inent po!r (ormer 1 mo#es "e +$0'

F' D' L-entropie est #-éner+ie non "isponi%#e !i ne pe!t p$s .tre tr$ns(ormée en tr$6$i#méc$ni!e' Les choi) , et / sont !stes' Les +$0 ten"ent 9 contenir p#!s "-éner+ie !e #es#i!i"es "! m.me é#ément et i#s poss3"ent !n p#!s +r$n" "e+ré "e P h$s$r" o! "ésor"reGr$n"omness5 en $n+#$isH'

&C' D' Les process!s non spont$nés ont "es 6$#e!rs "e positi6es' /omme TAS5

est positi( !$n" est s!périe!r 9 TS'

&&' ,' ten" 9 .tre positi(5 $!ssi #$ ré$ction ten";e##e 9 .tre non spont$née'

&1' D L$ réponse ne pe!t .tre "éterminée p$rce !e5 #ors!e #$ 6$#e!r "onnée "e TS5 #es "e!) termes s-é#iminent' Le s4st3me est 9 #-é!i#i%re !$n" C m$is "$ns cette!estion5 #es "e!) termes "e #-é!$tion s-$nn!#ent :

&8' D' Les choi) , et / sont !stes' L-éner+ie "e "issoci$tion "e #i$ison est #-éner+ie nécess$ire

po!r %riser !ne #i$ison entre "e!) é#éments +$0e!) et e##e est !ti#e po!r estimer #$ 6$ri$tion"-enth$#pie "e #$ ré$ction'






8' /' Les comp#e)es $cti6és se "écomposent r$pi"ement5 $"optent "es con(i+!r$tions+éométri!es spéci(i!es5 sont e)tr.mement ré$cti(s m$is ne pe!6ent p$s .tre iso#éschimi!ement'

Les réponses $!) !estions 7 9 sont %$sées s!r #$ co!r%e s!i6$nte et s!r #$ ré$ction +#o%$#e'L$ ré$ction se "éro!#e en "e!) ét$pes conséc!ti6es'

K@ B k K@k K B @k

7' Q!e# point est consi"éré comme #e comp#e)e $cti6é po!r cette ré$ction *

A' E'

,' M'

/' '

D' A o! ,'


7' D' Les "e!) pics "$ns cette ré$ction in"i!ent #$ présence "-ét$pes nécessit$nt "e #-éner+ie'/h$!e pic $ !n comp#e)e $cti6é Gintermé"i$ire 9 h$!te éner+ieH' /es comp#e)es sont sit!és $!)points E et M'



' L-éner+ie "-$cti6$tion "e #$ ré$ction in6erse est "onnée p$r :

A' A'

,' ,'

/' /'

D' D'


' D' L-éner+ie "-$cti6$tion "e #$ ré$ction in6erse se mes!re "! point "-éner+ie #$ p#!s %$sse !s!-$! comp#e)e $cti6é "-éner+ie #$ p#!s é#e6ée' /ette sit!$tion correspon" $! choi) D'L-éner+ie "-$cti6$tion tot$#e "e #$ ré$ction "irecte correspon" $! choi) /' Les éner+ies"-$cti6$tion in"i6i"!e##es po!r ch$c!ne "es "e!) premi3res ét$pes sont mes!rées5respecti6ement5 p$r #$ "ist$nce entre #e point "e conten! "-éner+ie "e "ép$rt et #e point E o! #epoint '

?' L-éner+ie "-$cti6$tion "e #$ ré$ction "irecte est "onnée p$r :

A' A'

,' ,'

/' /'

D' D'


?' /' Les éner+ies "-$cti6$tion "es ré$ctions e)othermi!es "irectes sont représentées p$r #$"ist$nce entre #e conten! éner+éti!e "e "ép$rt et #e conten! éner+éti!e "! comp#e)e $cti6é'

' L$ 6$ri$tion "-éner+ie GEH "e #$ ré$ction tot$#e est "onnée p$r :

A' A'

,' ,'

/' /'

D' D'


' ,' L$ 6$ri$tion "-éner+ie po!r cette ré$ction Go! H est #$ "i((érence entre #es conten!séner+éti!es "es ré$cti(s et ce!) "es pro"!its5 choi) ,'

Les !estions 9 &C sont %$sées s!r #$ ré$ction "-é!i#i%re s!i6$nte :

/OG+H B 11OG+H /8OG+H l C

' Si #$ tempér$t!re "! s4st3me s-é#36e5 #-é!i#i%re :

A' Est "ép#$cé 6ers #$ "roite'



,' Est "ép#$cé 6ers #$ +$!che'

/' N-est p$s $((ecté'

D' Est 6$ri$%#e'


' ,' D$ns #es ré$ctions e)othermi!es5 #$ ch$#e!r #i%érée pe!t .tre consi"érée comme !npro"!it "e #$ ré$ction "irecte' Si #$ tempér$t!re "! s4st3me est $!+mentée5 #$ ch$#e!r et #-$!trepro"!it "e #$ ré$ction "irecte5 #e méth$no#5 se com%inent po!r ($ire $##er #$ ré$ction en sensin6erse' /ette !estion est !ne $pp#ic$tion "! principe "e Le /h$te#ier' L$ pert!r%$tion !econstit!e #-$o!t "e ch$#e!r 9 cette ré$ction 6$ $mener #e s4st3me5 en é!i#i%re 9 #-ori+ine5 9s-$!ster "-!ne m$ni3re !i compense #$ pert!r%$tion5 en consomm$nt "e #$ ch$#e!r et en"ép#$a$nt #$ ré$ction 6ers #$ +$!che'

F' Q!e# ($cte!r ten"r$it 9 $!+menter #$ pro"!ction "e méth$no# 9 #-é!i#i%re *

A' A%$isser #$ tempér$t!re "! s4st3me'

,' Dimin!er #$ pression'

/' Dimin!er #e 6o#!me'

D' A o! /'


F' D' Ao!te0 #es coe((icients mo#$ires "$ns #$ ré$ction é!i#i%rée' Note0 !e cette somme esttrois po!r #es ré$cti(s et "e!) po!r #es pro"!its' Dimin!er #$ pression ten" 9 ($6oriser #e cYté "e#$ ré$ction !i $ !ne somme "es coe((icients mo#$ires p#!s é#e6ée G+$!cheH' Dimin!er #e 6o#!me($6orise #e cYté !i $ !ne somme "es coe((icients mo#$ires p#!s %$sse' Dimin!er #$ tempér$t!re"! s4st3me ($6orise #$ pro"!ction "e p#!s "e ch$#e!r et ($6orise #e "ép#$cement "e #-é!i#i%re6ers #$ "roite' Les choi) A et / ét$nt !stes po!r ce pro%#3me5 #$ %onne réponse est D'

&C' Q!e# ($cte!r ten"r$it 9 "imin!er #$ 6$#e!r "e #$ const$nte "-é!i#i%re < *

A' Dimin!er #$ tempér$t!re "e ce s4st3me'

,' Dimin!er #$ pression "e ce s4st3me'

/' Dimin!er #e 6o#!me'

D' A!c!n "es ($cte!rs précé"ents'


&C' D' A!c!ne "es 6$ri$tions é6o!ées ne ten" 9 "imin!er #$ +r$n"e!r "e #$ const$nte"-é!i#i%re <' D$ns #e c$s "-!ne ré$ction e)othermi!e5 "imin!er #$ tempér$t!re $!+mente #$+r$n"e!r "e <' Les 6$ri$tions "e 6o#!me5 "e pression o! "e concentr$tion n-$((ectent p$s #$+r$n"e!r "e <'

Les !estions && et &1 sont %$sées s!r #-é!$tion s!i6$nte :1 B M1 1M



&&' Si #$ concentr$tion "e 1 est $!+mentée5

A' L-é!i#i%re se "ép#$ce 6ers #$ "roite'

,' L$ consomm$tion "e (#!or est ($6orisée'

/' L-é!i#i%re se "ép#$ce 6ers #$ +$!che'

D' L$ réponse est A et ,'


&&' D' Si #$ concentr$tion "e 1 est $!+mentée5 se#on #e principe "e Le /h$te#ier5 #-é!i#i%re "e

#$ ré$ction se "ép#$ce 6ers #$ "roite' /e#$ con"!it 9 !ne p#!s +r$n"e pro"!ction "e M et 9 !neconsomm$tion "e M1'

&1' Si !n c$t$#4se!r est $o!té5 #$!e##e "e ces $((irm$tions est 6r$ie *

A' Les concentr$tions 9 #-é!i#i%re pe!6ent .tre mo"i(iées',' L$ ré$ction "irecte est ($6orisée'

/' L-é!i#i%re est "ép#$cé 6ers #e pro"!it #e p#!s ($6or$%#e éner+éti!ement'

D' Les 6itesses "e #$ ré$ction "irecte et "e #$ ré$ction in6erse sont $ccé#érées "e ($aon é+$#e'


&1' D' Les c$t$#4se!rs $!+mentent #$ 6itesse "es ré$ctions en $%$iss$nt #-éner+ie "-$cti6$tion'Les c$t$#4se!rs $ccé#3rent é+$#ement $!ssi %ien #$ ré$ction "irecte !e #$ ré$ction in6erse' I#s

ne "ép#$cent p$s #-é!i#i%re ni ne ch$n+ent #es concentr$tions 9 #-é!i#i%re'

&8' L$!e##e "e ces $((irm$tions est 6r$ie *

A' L$ const$nte "-é!i#i%re "-!ne ré$ction pe!t .tre5 en p$rtie5 "éterminée 9 p$rtir "e #-éner+ie"-$cti6$tion'

,' L-or"re "-!ne ré$ction pe!t .tre "éterminé5 en p$rtie5 9 p$rtir "e #-éner+ie "-$cti6$tion'

/' L$ const$nte "e 6itesse "-!ne ré$ction pe!t .tre "éterminée5 en p$rtie5 9 p$rtir "e #-éner+ie"-$cti6$tion'

D' L$ concentr$tion "es ré$cti(s 9 #-é!i#i%re pe!t .tre "éterminée5 en p$rtie5 9 p$rtir "e#-éner+ie "-$cti6$tion'


&8' /' L$ const$nte "e 6itesse est #iée 9 #-éner+ie "-$cti6$tion p$r #-é!$tion s!i6$nte :

_ AeE$RT

_ const$nte "e 6itesse

E$ éner+ie "-$cti6$tion

A const$nte



R &5FF c$#mo# <

&7' D$ns #es ré$ctions chimi!es5 #es c$t$#4se!rs :

A' A%$issent #-éner+ie "-$cti6$tion "e #$ ré$ction "-ori+ine'

,' S!%issent "es ch$n+ements perm$nents'

/' Sont consommés "e ($aon irré6ersi%#e "$ns #$ ré$ction'

D' Dép#$cent #-é!i#i%re'


&7' A' Les c$t$#4se!rs "imin!ent #-éner+ie "-$cti6$tion en cré$nt !n no!6e$! chemin' I#s"imin!ent #-éner+ie "-$cti6$tion "e #-ét$t "e tr$nsition'

&' Ét$nt "onné #-é!$tion : )A B 4, X 0/5 #-e)pression "e #$ 6itesse "e cette ré$ction entermes "e 6itesse "e 6$ri$tion "e concentr$tion "e / en (onction "! temps est :

A' _bA)b,4

,' _bA4b,)

/' _bA)b,40



&' D' Les e)pressions "e 6itesses sont "éterminées p$r #-e)$men "es "onnées "e 6itesse "-!neré$ction' Le c$#c!# n-est p$s sem%#$%#e 9 ce#!i "e #$ const$nte "-é!i#i%re' >!is!e #es "onnées"e 6itesse po!r cette é!$tion ne sont p$s (o!rnies5 #-e)pression "e 6itesse ne pe!t .tre"éterminée' Le t4pe "e "onnées "e 6itesse !i est nécess$ire est sem%#$%#e 9 ce#!i présenté$6ec #es !estions &F 9 1&'

&?' Une %ote contient N85 N1 et 1 9 #-é!i#i%re' L-$n$#4se montre !e bN8 C5& 25 bN1

C51 2 et b1 C58 2' Q!e# est #e < po!r #$ "écomposition "e N8 en N1 et 1 *

A' < GC51HGC58H1GC5&H

,' < GC5&H

1

GC51HGC58H

8

/' < GC5&HGC51H1G&5H8

D' < GC51HGC58H8GC5&H1


&?' D' O%ser6e0 #$ ré$ction é!i#i%rée s!i6$nte et #e c$#c!# :

1N8 X N1 B 81

&' Si < est 7 &C7 po!r /#1G+H 1/#G+H 9 &CCC < et !e & 2 "e /#1G+H est p#$cée "$ns !n

contene!r et 6ient 9 #-é!i#i%re5 !e##e est #$ concentr$tion "e /#G+H 9 #-é!i#i%re *



A' C5C1 2'

,' C5C& 2'

/' C5C7 2'

D' C5C 2'


&' A' O%ser6e0 #e c$#c!# s!i6$nt :

/#1 1 /#

A6$nt #-é!i#i%re : & 2 O

#-é!i#i%re : & 2 1)

GI+nore0 $! "énomin$te!r c$r i# est petit'H

) C5C&

1) C5C1

&' >o!r /O1G+H /OG+H B &1 O1G+H 9 CC <5 < C5CC&' Si C5 2 "e /O1 est p#$cée "$ns !n

contene!r et 6ient 9 #-é!i#i%re5 !e##e e)pression permettr$it "e c$#c!#er #$ !$ntité "e /O1

!i se "écompose *

A'

,'

/'

D'


&' ,' O%ser6e0 #e c$#c!# s!i6$nt :



/O1 /O B &1 O1

A6$nt

#-é!i#i%re : C5 2 C C

#-é!i#i%re : C5 ) &1)

Les !estions &F 9 1& se ré(3rent $!) "onnées "e 6itesse po!r #$ con6ersion "es ré$cti(s ]5 K et@ en pro"!it k'

N!méro "e

#-e)périment$tion

/oncentr$tion Gmo#LH Vitesse "e (orm$tion

"e kGmo##'sH] K @

& C5C& C5C C5C7 C5C7

1 C5C& C5C C5C? C5C

8 C5C& C5& C5C7 C58?

7 C5C8 C5C C5C? C5C

C5C& C5C C5&? C5C

&F' Q!e# est #-or"re Ge)pos$ntH +#o%$# "e #$ ré$ction *

A' 1'

,' 1 &1'

/' 8'

D' 8 &1'


&F' ,' >o!r tro!6er #-or"re p$r r$pport 9 ]5 reporte0;6o!s $!) e)périences 1 et 7' Lesconcentr$tions "e K et "e @ ne 6$rient p$s5 !$n" on comp$re #es e)périences 1 et 75 m$is #$concentr$tion "e ] 6$rie "e C5C& 9 C5C8' /e#$ correspon" 9 !ne $!+ment$tion "-!n ($cte!r"e!)' /epen"$nt5 cette $!+ment$tion "e concentr$tion ne correspon" 9 $!c!ne $!+ment$tion"e #$ 6itesse GC5C 9 C5CH' Donc5 #-or"re p$r r$pport 9 ] est 0éro' L-or"re p$r $pport 9 K pe!t.tre tro!6é en se report$nt $!) e)périences & et 8' Les concentr$tions "e ] et "e k sontconst$ntes et #$ concentr$tion "e K $!+mente "-!n ($cte!r trois G"e C5C 9 C5&H' /e#$correspon" 9 !ne $!+ment$tion "e 6itesse "e ne!( (ois G"e C5C7 9 C58?H' L-or"re p$r r$pport 9 Kest "e!)' L-or"re p$r r$pport 9 @ est tro!6é en se report$nt $!) e)périences & 9 ' Lesconcentr$tions "e ] et K ne ch$n+ent p$s m$is b@ s-é#36e "-!n ($cte!r !$tre' L$ 6itesse5 "e#-e)périence & 9 #-e)périence 5 $!+mente "-!n ($cte!r "e!)' /e#$ correspon" 9 !n or"re !i est



!ne r$cine c$rrée o! !ne "emi;p!iss$nce po!r @' L-or"re Ge)pos$ntH tot$# est tro!6é en pren$nt#$ somme "es or"res "e K5 @ et k' /e#$ "onne C B 1 B &1 1 &1'

1C' L-or"re Ge)pos$ntH p$r r$pport 9 ] s!++3re !e #$ 6itesse "e (orm$tion "e k est :

A' Dépen"$nte "e b]'

,' Semi;"épen"$nte "e b]'

/' In"épen"$nte "e b]



1C' /' >!is!e #-or"re p$r r$pport 9 ] est 0éro5 #$ 6itesse "e (orm$tion "e k ne "épen" p$s "e#$ concentr$tion "e ]'

1&' L$ 6$#e!r "e _ "$ns #-e)périment$tion & G+r$n"e!r se!#eH est :

A' 1C'

,' 7C'

/' ?C'

D' C'


1&' D' O%ser6e0 #e c$#c!# s!i6$nt :

6itesse <b]CbK1bk&1

C5C7 <bC5C&CbC5C1bC5C7&1

C5C7 G<HG&HG15 &C8HG1 &C&H

< C

SOLUTIONS

NA

L$ cinéti!e et #-é!i#i%re

&' D' To!s ces choi) sont "es con"itions import$ntes po!r permettre $!) ré$ctions chimi!es"e se pro"!ire'

1' D' L-ét$pe "étermin$nt #$ 6itesse est ce##e !i $ #$ p#!s h$!te éner+ie "-$cti6$tion'

8' /' Les comp#e)es $cti6és se "écomposent r$pi"ement5 $"optent "es con(i+!r$tions+éométri!es spéci(i!es5 sont e)tr.mement ré$cti(s m$is ne pe!6ent p$s .tre iso#éschimi!ement'

7' D' Les "e!) pics "$ns cette ré$ction in"i!ent #$ présence "-ét$pes nécessit$nt "e #-éner+ie'/h$!e pic $ !n comp#e)e $cti6é Gintermé"i$ire 9 h$!te éner+ieH' /es comp#e)es sont sit!és $!)



points E et M'

' D' L-éner+ie "-$cti6$tion "e #$ ré$ction in6erse se mes!re "! point "-éner+ie #$ p#!s %$sse !s!-$! comp#e)e $cti6é "-éner+ie #$ p#!s é#e6ée' /ette sit!$tion correspon" $! choi) D'L-éner+ie "-$cti6$tion tot$#e "e #$ ré$ction "irecte correspon" $! choi) /' Les éner+ies"-$cti6$tion in"i6i"!e##es po!r ch$c!ne "es "e!) premi3res ét$pes sont mes!rées5

respecti6ement5 p$r #$ "ist$nce entre #e point "e conten! "-éner+ie "e "ép$rt et #e point E o! #epoint '

?' /' Les éner+ies "-$cti6$tion "es ré$ctions e)othermi!es "irectes sont représentées p$r #$"ist$nce entre #e conten! éner+éti!e "e "ép$rt et #e conten! éner+éti!e "! comp#e)e $cti6é'

' ,' L$ 6$ri$tion "-éner+ie po!r cette ré$ction Go! H est #$ "i((érence entre #es conten!séner+éti!es "es ré$cti(s et ce!) "es pro"!its5 choi) ,'

' ,' D$ns #es ré$ctions e)othermi!es5 #$ ch$#e!r #i%érée pe!t .tre consi"érée comme !npro"!it "e #$ ré$ction "irecte' Si #$ tempér$t!re "! s4st3me est $!+mentée5 #$ ch$#e!r et #-$!tre

pro"!it "e #$ ré$ction "irecte5 #e méth$no#5 se com%inent po!r ($ire $##er #$ ré$ction en sensin6erse' /ette !estion est !ne $pp#ic$tion "! principe "e Le /h$te#ier' L$ pert!r%$tion !econstit!e #-$o!t "e ch$#e!r 9 cette ré$ction 6$ $mener #e s4st3me5 en é!i#i%re 9 #-ori+ine5 9s-$!ster "-!ne m$ni3re !i compense #$ pert!r%$tion5 en consomm$nt "e #$ ch$#e!r et en"ép#$a$nt #$ ré$ction 6ers #$ +$!che'

F' D' Ao!te0 #es coe((icients mo#$ires "$ns #$ ré$ction é!i#i%rée' Note0 !e cette somme esttrois po!r #es ré$cti(s et "e!) po!r #es pro"!its' Dimin!er #$ pression ten" 9 ($6oriser #e cYté "e#$ ré$ction !i $ !ne somme "es coe((icients mo#$ires p#!s é#e6ée G+$!cheH' Dimin!er #e 6o#!me($6orise #e cYté !i $ !ne somme "es coe((icients mo#$ires p#!s %$sse' Dimin!er #$ tempér$t!re"! s4st3me ($6orise #$ pro"!ction "e p#!s "e ch$#e!r et ($6orise #e "ép#$cement "e #-é!i#i%re6ers #$ "roite' Les choi) A et / ét$nt !stes po!r ce pro%#3me5 #$ %onne réponse est D'

&C' D' A!c!ne "es 6$ri$tions é6o!ées ne ten" 9 "imin!er #$ +r$n"e!r "e #$ const$nte"-é!i#i%re <' D$ns #e c$s "-!ne ré$ction e)othermi!e5 "imin!er #$ tempér$t!re $!+mente #$+r$n"e!r "e <' Les 6$ri$tions "e 6o#!me5 "e pression o! "e concentr$tion n-$((ectent p$s #$+r$n"e!r "e <'

&&' D' Si #$ concentr$tion "e 1 est $!+mentée5 se#on #e principe "e Le /h$te#ier5 #-é!i#i%re "e

#$ ré$ction se "ép#$ce 6ers #$ "roite' /e#$ con"!it 9 !ne p#!s +r$n"e pro"!ction "e M et 9 !neconsomm$tion "e M1'

&1' D' Les c$t$#4se!rs $!+mentent #$ 6itesse "es ré$ctions en $%$iss$nt #-éner+ie "-$cti6$tion'Les c$t$#4se!rs $ccé#3rent é+$#ement $!ssi %ien #$ ré$ction "irecte !e #$ ré$ction in6erse' I#sne "ép#$cent p$s #-é!i#i%re ni ne ch$n+ent #es concentr$tions 9 #-é!i#i%re'

&8' /' L$ const$nte "e 6itesse est #iée 9 #-éner+ie "-$cti6$tion p$r #-é!$tion s!i6$nte :

_ AeE$RT

_ const$nte "e 6itesse

E$ éner+ie "-$cti6$tion

A const$nte

R &5FF c$#mo# <



&7' A' Les c$t$#4se!rs "imin!ent #-éner+ie "-$cti6$tion en cré$nt !n no!6e$! chemin' I#s"imin!ent #-éner+ie "-$cti6$tion "e #-ét$t "e tr$nsition'

&' D' Les e)pressions "e 6itesses sont "éterminées p$r #-e)$men "es "onnées "e 6itesse "-!neré$ction' Le c$#c!# n-est p$s sem%#$%#e 9 ce#!i "e #$ const$nte "-é!i#i%re' >!is!e #es "onnées"e 6itesse po!r cette é!$tion ne sont p$s (o!rnies5 #-e)pression "e 6itesse ne pe!t .tre

"éterminée' Le t4pe "e "onnées "e 6itesse !i est nécess$ire est sem%#$%#e 9 ce#!i présenté$6ec #es !estions &F 9 1&'

&?' D' O%ser6e0 #$ ré$ction é!i#i%rée s!i6$nte et #e c$#c!# :

1N8 X N1 B 81

&' A' O%ser6e0 #e c$#c!# s!i6$nt :

/#1 1 /#

A6$nt #-é!i#i%re : & 2 O

#-é!i#i%re : & 2 1)

GI+nore0 $! "énomin$te!r c$r i# est petit'H

) C5C&

1) C5C1

&' ,' O%ser6e0 #e c$#c!# s!i6$nt :

/O1 /O B &1 O1

A6$nt

#-é!i#i%re : C5 2 C C

#-é!i#i%re : C5 ) &1)

&F' ,' >o!r tro!6er #-or"re p$r r$pport 9 ]5 reporte0;6o!s $!) e)périences 1 et 7' Lesconcentr$tions "e K et "e @ ne 6$rient p$s5 !$n" on comp$re #es e)périences 1 et 75 m$is #$concentr$tion "e ] 6$rie "e C5C& 9 C5C8' /e#$ correspon" 9 !ne $!+ment$tion "-!n ($cte!r"e!)' /epen"$nt5 cette $!+ment$tion "e concentr$tion ne correspon" 9 $!c!ne $!+ment$tion"e #$ 6itesse GC5C 9 C5CH' Donc5 #-or"re p$r r$pport 9 ] est 0éro' L-or"re p$r $pport 9 K pe!t.tre tro!6é en se report$nt $!) e)périences & et 8' Les concentr$tions "e ] et "e k sontconst$ntes et #$ concentr$tion "e K $!+mente "-!n ($cte!r trois G"e C5C 9 C5&H' /e#$correspon" 9 !ne $!+ment$tion "e 6itesse "e ne!( (ois G"e C5C7 9 C58?H' L-or"re p$r r$pport 9 Kest "e!)' L-or"re p$r r$pport 9 @ est tro!6é en se report$nt $!) e)périences & 9 ' Lesconcentr$tions "e ] et K ne ch$n+ent p$s m$is b@ s-é#36e "-!n ($cte!r !$tre' L$ 6itesse5 "e



#-e)périence & 9 #-e)périence 5 $!+mente "-!n ($cte!r "e!)' /e#$ correspon" 9 !n or"re !i est!ne r$cine c$rrée o! !ne "emi;p!iss$nce po!r @' L-or"re Ge)pos$ntH tot$# est tro!6é en pren$nt#$ somme "es or"res "e K5 @ et k' /e#$ "onne C B 1 B &1 1 &1'

1C' /' >!is!e #-or"re p$r r$pport 9 ] est 0éro5 #$ 6itesse "e (orm$tion "e k ne "épen" p$s "e#$ concentr$tion "e ]'

1&' D' O%ser6e0 #e c$#c!# s!i6$nt :

6itesse <b]CbK1bk&1

C5C7 <bC5C&CbC5C1bC5C7&1

C5C7 G<HG&HG15 &C8HG1 &C&H

< C


NA

Section III : L$ thermochimie5 #es process!s "e 6itesse et #-é#ectrochimie

L-é#ectrochimie

&' D$ns #es ce##!#es +$#6$ni!es5 #$ ré"!ction $ #ie! :

A' A #-$no"e'

,' A #$ c$tho"e'

/' A! pont s$#in'

D' Soit A5 soit ,'


&' ,' D$ns to!tes #es ce##!#es5 #$ ré"!ction $ #ie! 9 #$ c$tho"e et #-o)4"$tion $ #ie! 9 #-$no"e GRED/ATANOKH'

1' D$ns #es ce##!#es +$#6$ni!es5 #-$no"e $ttire :

A' Les c$tions'

,' Les $nions'

/' Les p$rtic!#es ne!tres'

D' A!c!n "es réponses précé"entes'


1' ,' D$ns #es ce##!#es +$#6$ni!es5 #-$no"e $ttire #es $nions' Les $nions en so#!tion 6ont 6ers#-$no"e et #es c$tions en so#!tion 6ont 6ers #$ c$tho"e' #-$no"e5 #-o)4"$tion se pro"!it Gperte

"-é#ectronsH "onc5 9 #-$no"e5 "es ions positi(s sont (ormés o! "es ions né+$ti(s sontconsommés' En consé!ence5 "es ions né+$ti(s se "iri+ent 6ers #-$no"e po!r é!i#i%rer #esch$r+es "$ns cette 0one'



8' Si #e ^ "-!ne ce##!#e est positi(5 #e E^ "e cette ce##!#e est :

A' >ositi('

,' Né+$ti('

/' Ne!tre'



8' ,' /omme ^ nME5 !$n" E^ est positi(5 est né+$ti('

7' Une ce##!#e +$#6$ni!e est constr!ite $6ec #es "e!) é#éments s!i6$nts et #e!rs ions' Q!e# est#e E^ "e #$ ré$ction tot$#e "-o)4"$tion "e 2+GsH et "e #$ ré"!ction "e >%GsH *

2+GsH X 2+B1 B 1e E^ 158 V

>%GsH X >%B1 B 1e E^ C5&1? V

A' 157F? V'

,' B 157F? V'

/' 15177 V'

D' B 15177 V'


7' D' O)4"$tion "e 2+GsH :

Noe0 !e5 #ors!e !ne ré$ction s-in6erse5 #e si+ne "-E^ ch$n+e'

Les !estions ;? se ré(3rent $!) "onnées (o!rnies po!r !ne ce##!#e é#ectrochimi!e constit!ée"e /!SO7 et Li/#'

/!B1 B 1e X /!GsH E^ C588

LiB B e X LiGsH E^ 85C8

L$ ré$ction tot$#e est :

/!GsH B LiB X /!B1 B LiGsH

' Q!e# est #e E^ "e #$ ce##!#e *

A' B 15?F8 V'

,' B ?58F V'

/' ?58F V'

D' 858? V'




' D' >rene0 #$ premi3re ré$ction et $o!te0;#$ 9 #$ secon"e ré$ction' 2!#tip#ie0 #-é!$tionin(érie!re p$r "e!) po!r ($ire s-é#iminer #es é#ectrons m$is ne m!#tip#ie0 $m$is #$ 6$#e!r "e E^ :

?' L$ ré$ction :

A' Se "éro!#e spont$nément comme i# est écrit'

,' Se "éro!#e "$ns #$ "irection in6erse'

/' Est 9 #-é!i#i%re'



?' ,' >!is!e E^ est né+$ti(5 est positi( et #$ ré$ction5 te##e !-e##e est écrite5 n-est p$sspont$née' E##e se "éro!#e ($6or$%#ement "$ns #$ "irection in6erse'

Les !estions 9 &7 imp#i!ent #$ ce##!#e +$#6$ni!e et #es potentie#s st$n"$r" !i s!i6ent'

A+B B e X A+GsH E^ C5FF V

/!B1 B 1e X /!GsH E^ C588 V

' Q!e# est #e E^ "e #$ ce##!#e *

A' B &5F V'

,' B &5&8? V'



/' B C57?1 V'

D' B &51?& V'


' /' E^ "e #$ ce##!#e Ec$tho"e E$no"e

E^ "e #$ ce##!#e GC5FFH GC588H C57?1 V

L$ c$tho"e est #-en"roit od #$ ré"!ction $ #ie!' Le potentie# "e ré"!ction #e p#!s positi( est#-en"roit5 "$ns !ne ce##!#e5 od se pro"!it #$ ré"!ction'

' De !e# et 6ers !e# compos$nt #es é#ectrons s-éco!#ent;i#s *

A' De #-é#ectro"e /! 6ers #-é#ectro"e A+'

,' De #-é#ectro"e A+ 6ers #-é#ectro"e /!'

/' De #-e)trémité /! "! pont s$#in 6ers #-e)trémité A+ "! pont s$#in'

D' De #-é#ectro"e A+/# 6ers #-é#ectro"e /!SO7'


' A' /omme C5FF est s!périe!r 9 C5885 A+ est ré"!it' Les é#ectrons "oi6ent "onc circ!#er "e#$ +$!che 6ers #$ "roite'

I#s "oi6ent circ!#er "e #$ +$!che 6ers #$ "roite p$rce !e5 po!r o%tenir !n potentie# tot$# "ece##!#e positi(5 A+B "oit .tre ré"!it G9 #$ c$tho"eH et /! "oit .tre o)4"é G9 #-$no"eH' Les é#ectronscirc!#ent "e #-$no"e 6ers #$ c$tho"e'

F' Q!e##e é#ectro"e est #-$no"e et !e# est #e si+ne "e s$ ch$r+e *

A' A+5 B



,' A+5

/' /!5 B

D' /!5


F' D' L-o)4"$tion $ #ie! 9 #-$no"e' /omme /!GsH est o)4"é5 /!GsH est #-é#ectro"e $no"e'

L-$no"e est né+$ti6e et $ttire #es c$tions'

&C' L-E^ "e cette ce##!#e s!++3re !e #$ ré$ction tot$#e :

A' Ne se "éro!#e p$s spont$nément'

,' Est 9 #-é!i#i%re'

/' Se "éro!#e spont$nément'

D' Est inst$%#e'


&C' /' /omme E^ est positi(5 est né+$ti('

&&' Q!e##e est #$ somme "es coe((icients "e #$ ré$ction é!i#i%rée !i $ #ie! "$ns cette ce##!#e *

A' 1'

,' 7'

/' ?'

D' '


&&' /' /!GsH B 1A+B /!B1 B 1A+GsH' L$ somme "e ces coe((icients est si)' Q!$n" 6o!s m!#tip#ie0#es ré$ctions p$r !n coe((icient5 so!6ene0;6o!s "e ne p$s m!#tip#ier #$ 6$#e!r "e E^'

&1' Si #$ concentr$tion "e /!B1 est C5& 2 et #$ concentr$tion "e A+B est C5C& 25 !e# est #-E "e#$ ce##!#e *

A' &5&7 V'

,' C57?1 V'

/' C578 V'

D' C581 V'


&1' D' Uti#ise0 #-é!$tion "e Nernst :





,' >ositi('

/' Ne!tre'

D' kéro'


&?' A' E^ ten" 9 .tre né+$ti( et ten" 9 .tre positi( p$rce !e #es ce##!#es é#ectro#4ti!es sontnon spont$nées' Des é#ectrons "oi6ent .tre (orcés 6ers #-intérie!r "! s4st3me po!r !e #$ré$ction commence'

&' Q!$n" #es é#ectrons sont (orcés 6ers #-intérie!r "-!n s4st3me en $pp#i!$nt !n 6o#t$+ee)térie!r5 #$ ré$ction s!i6$nte $ #ie! :

MeB1 B 1e X MeGsH E^ C577 V

D$ns !e# t4pe "e ce##!#e cette ré$ction se pro"!it;e##e #e p#!s 6r$isem%#$%#ement *

A' /e##!#e é#ectrochimi!e'

,' /e##!#e +$#6$ni!e'

/' /e##!#e Gpi#eH "e concentr$tion'

D' /e##!#e é#ectro#4ti!e'


&' D' Les choi) A et , sont i"enti!es Gs4non4mesH' Les ce##!#es Gpi#esH "e concentr$tion n-ont

$!c!ne ré$ction chimi!e !i se pro"!ise' Se!# #e choi) D "écrit #es ce##!#es é#ectro#4ti!es'

&' L$ ce##!#e représentée poss3"e "es é#ectro"es "e /!GsH p$rtie##ement p#on+ées "$ns "esso#!tions "e /!SO7G$H' Les é#ectrons circ!#ent 9 tr$6ers #e 6o#tm3tre !i est (i)é $! (i# oi+n$nt

#es "e!) ce##!#es' Q!e# choi) n-est p$s 6r$i *

A' L-E "e cette ce##!#e est B'

,' Les é#ectrons circ!#ent "e #$ +$!che 6ers #$ "roite'

/' /-est !ne ce##!#e Gpi#eH "e concentr$tion'

D' A!c!n "es précé"ents'


&' D' To!tes #es réponses sont 6r$ies p$rce !e /!GsH se "isso!t "$ns #$ ce##!#e "e +$!cheG$no"eH $#ors !e /!B1 se "épose s!r #-é#ectro"e "e "roite Gc$tho"eH' Min$#ement5 #esconcentr$tions s-é+$#isent'

Les !estions &F 9 1& se ré(3rent $!) "onnées s!i6$ntes :

Q!$n" #e pero)4"e "-h4"ro+3ne 1O1 est é#ectro#4sé5 #$ ré$ction s!i6$nte $ #ie! : 1O1 B 1B

B1e 11O



&F' /om%ien "e ($r$"$4s sont consommés po!r é#ectro#4ser comp#3tement mo# "e 1O1 *

A' 15'

,' 5C'

/' 5'

D' &C5C'


&F' D Un ($r$"$4 est #-é!i6$#ent "-!ne mo#e "-é#ectrons' >o!r %riser o! é#ectro#4ser mo#es "e1O15 &C mo#es "-é#ectrons sont nécess$ires Gnote0 #e !otient mo#$ireH' &C mo#es "-é#ectrons

&C ($r$"$4s'

1C' Q!e##e ch$r+he est nécess$ire po!r #i%érer &C mo# "e 1O *

A' F? CC /',' &F8 CCC /'

/' 71 CC /'

D' F? CCC /'


1C' D' Une mo#e "-é#ectrons $ !ne ch$r+e "e F? CC /' Uti#ise0 #e ($cte!r "e con6ersion :

>o!r o%tenir &C mo#es "e 1O5 &C mo#es "-e sont nécess$ires'

1&' Q!$n" 1O1 est é#ectro#4sé5 com%ien "e temps "oit circ!#er !n co!r$nt "e 1 A po!r #i%érer

1 mo# "e 1O *

A' F5? &C7 s'

,' &5F8 &C s'

/' 758 &C s'

D' F5? &C s'


1&' A' & A & /s' >o!r o%tenir 1 mo# "e 1O5 1 mo# "e e sont nécess$ires' >o!r o%tenir 1 mo#

"e 1O1 :

11' Si A p$ssent pen"$nt 1 min 9 #$ c$tho"e God #$ ré$ction s!i6$nte $ #ie!5 A+B B e X A+GsH5com%ien "e +r$mmes "-A+GsH se p#$!ent s!r #$ c$tho"e * GA+ &C +mo#H



A' C5F? +'

,' &5C1 +'

/' &5C +'

D' &5&1 +'


11' /' Une mo#e "-A+GsH se (orme 9 p$rtir "e #$ ré$ction "-!ne mo#e "-e $6ec !ne mo#e "-A+B'/omme 1 min &1C s5 A /s'

18' Ét$nt "onné #$ ré$ction s!i6$nte :

knB1 B 1e X knGsH

Si &C A "e co!r$nt p$ssent 9 #$ c$tho"e

pen"$nt &C min5 com%ien "e knGsH se

(orme;t;i# * Gkn ? +mo#H

A' &5 +'

,' 15C1 +'

/' 157 +'

D' 15? +'


18' ,'

Le terme in"i!é montre !e 1 mo# "-é#ectrons sont nécess$ires po!r pro"!ire & mo# "e knGsH'

SOLUTIONS

NA

L-é#ectrochimie

&' ,' D$ns to!tes #es ce##!#es5 #$ ré"!ction $ #ie! 9 #$ c$tho"e et #-o)4"$tion $ #ie! 9 #-$no"e GRED

/ATANOKH'

1' ,' D$ns #es ce##!#es +$#6$ni!es5 #-$no"e $ttire #es $nions' Les $nions en so#!tion 6ont 6ers



#-$no"e et #es c$tions en so#!tion 6ont 6ers #$ c$tho"e' #-$no"e5 #-o)4"$tion se pro"!it Gperte"-é#ectronsH "onc5 9 #-$no"e5 "es ions positi(s sont (ormés o! "es ions né+$ti(s sontconsommés' En consé!ence5 "es ions né+$ti(s se "iri+ent 6ers #-$no"e po!r é!i#i%rer #esch$r+es "$ns cette 0one'

8' ,' /omme ^ nME5 !$n" E^ est positi(5 est né+$ti('

7' D' O)4"$tion "e 2+GsH :

Noe0 !e5 #ors!e !ne ré$ction s-in6erse5 #e si+ne "-E^ ch$n+e'

' D' >rene0 #$ premi3re ré$ction et $o!te0;#$ 9 #$ secon"e ré$ction' 2!#tip#ie0 #-é!$tionin(érie!re p$r "e!) po!r ($ire s-é#iminer #es é#ectrons m$is ne m!#tip#ie0 $m$is #$ 6$#e!r "e E^ :

?' ,' >!is!e E^ est né+$ti(5 est positi( et #$ ré$ction5 te##e !-e##e est écrite5 n-est p$sspont$née' E##e se "éro!#e ($6or$%#ement "$ns #$ "irection in6erse'

' /' E^ "e #$ ce##!#e Ec$tho"e E$no"e

E^ "e #$ ce##!#e GC5FFH GC588H C57?1 V

L$ c$tho"e est #-en"roit od #$ ré"!ction $ #ie!' Le potentie# "e ré"!ction #e p#!s positi( est#-en"roit5 "$ns !ne ce##!#e5 od se pro"!it #$ ré"!ction'

' A' /omme C5FF est s!périe!r 9 C5885 A+ est ré"!it' Les é#ectrons "oi6ent "onc circ!#er "e#$ +$!che 6ers #$ "roite'

I#s "oi6ent circ!#er "e #$ +$!che 6ers #$ "roite p$rce !e5 po!r o%tenir !n potentie# tot$# "e

ce##!#e positi(5 A+

B

"oit .tre ré"!it G9 #$ c$tho"eH et /! "oit .tre o)4"é G9 #-$no"eH' Les é#ectronscirc!#ent "e #-$no"e 6ers #$ c$tho"e'

F' D' L-o)4"$tion $ #ie! 9 #-$no"e' /omme /!GsH est o)4"é5 /!GsH est #-é#ectro"e $no"e'



L-$no"e est né+$ti6e et $ttire #es c$tions'

&C' /' /omme E^ est positi(5 est né+$ti('

&&' /' /!GsH B 1A+B /!B1 B 1A+GsH' L$ somme "e ces coe((icients est si)' Q!$n" 6o!s m!#tip#ie0#es ré$ctions p$r !n coe((icient5 so!6ene0;6o!s "e ne p$s m!#tip#ier #$ 6$#e!r "e E^'

&1' D' Uti#ise0 #-é!$tion "e Nernst :

E C57?1 C5C8 #o+ GC5&C5C&1H B C581 V

/e#$ est !ne ce##!#e (ortement P non spont$née '

&8' /' Si E E^ C5C? 1 #o+ et !e /!B

$!+mente5 #e n!mér$te!r "e #$ (r$ction précé"ente $!+mente et E "imin!e' Donc5 E^E "oit$!+menter et .tre s!périe!r 9 !n'

&7' /' Les ponts s$#ins permettent #e p$ss$+e "es ions5 "$ns cet e)emp#e5 #es $nions SO71 et

/#5 po!r é+$#iser #es ch$r+es né+$ti6es "es "e!) ce##!#es'

&' A' L-o)4"$tion se pro"!it 9 #-$no"e "$ns to!s #es t4pes "e ce##!#es é#ectrochimi!es'

&?' A' E^ ten" 9 .tre né+$ti( et ten" 9 .tre positi( p$rce !e #es ce##!#es é#ectro#4ti!es sontnon spont$nées' Des é#ectrons "oi6ent .tre (orcés 6ers #-intérie!r "! s4st3me po!r !e #$

ré$ction commence'

&' D' Les choi) A et , sont i"enti!es Gs4non4mesH' Les ce##!#es Gpi#esH "e concentr$tion n-ont$!c!ne ré$ction chimi!e !i se pro"!ise' Se!# #e choi) D "écrit #es ce##!#es é#ectro#4ti!es'

&' D' To!tes #es réponses sont 6r$ies p$rce !e /!GsH se "isso!t "$ns #$ ce##!#e "e +$!cheG$no"eH $#ors !e /!B1 se "épose s!r #-é#ectro"e "e "roite Gc$tho"eH' Min$#ement5 #esconcentr$tions s-é+$#isent'

&F' D Un ($r$"$4 est #-é!i6$#ent "-!ne mo#e "-é#ectrons' >o!r %riser o! é#ectro#4ser mo#es "e1O15 &C mo#es "-é#ectrons sont nécess$ires Gnote0 #e !otient mo#$ireH' &C mo#es "-é#ectrons

&C ($r$"$4s'

1C' D' Une mo#e "-é#ectrons $ !ne ch$r+e "e F? CC /' Uti#ise0 #e ($cte!r "e con6ersion :

>o!r o%tenir &C mo#es "e 1O5 &C mo#es "-e sont nécess$ires'

1&' A' & A & /s' >o!r o%tenir 1 mo# "e 1O5 1 mo# "e e sont nécess$ires' >o!r o%tenir 1 mo#

"e 1O1 :



11' /' Une mo#e "-A+GsH se (orme 9 p$rtir "e #$ ré$ction "-!ne mo#e "-e $6ec !ne mo#e "-A+B'/omme 1 min &1C s5 A /s'

18' ,'

Le terme in"i!é montre !e 1 mo# "-é#ectrons sont nécess$ires po!r pro"!ire & mo# "e knGsH'

In"e)

A

Accepte!r "-é#ectrons588

Accepte!r "e protons5?

Aci"es ($i%#es5?

Aci"es (orts5?7

Aci"es;%$ses "-Arrhéni!s5?8

Aci"es;%$ses "e ,rfnste";Logr45?8

Aci"es;%$ses "e Legis5?8

Ano"e5&C&

Atome5&8

Atome centr$#58

,

,$ses ($i%#es5?

,$ses (ortes5?7

/

/$p$cité "e ch$#e!r5

/$t$#4se!r5F?

/$tho"e5&C&

/e##!#e é#ectro#4ti!e5&C&

/e##!#e +$#6$ni!e5&C&



/h$#e!r "e (orm$tion5?

/h$r+e (orme##e58?8

/himie en so#!tion5

/inéti!e chimi!e5F&

/omp#e)e $cti6é5F8

/onst$nte "-é!i#i%re5FFF

/onst$nte "-h4"ro#4se5?F

/onst$nte "-ionis$tion $ci"e Gconst$nte "-$ci"itéH5?

/onst$nte "-ionis$tion %$si!e5?

/onst$nte !ni6erse##e "! +$0 p$r($it57?

/ontrY#e cinéti!e5F

/ontrY#e thermo"4n$mi!e5F

/o!r%es "e titr$tion5?FC

D

D$#ton51&

Densité5&?

Di$+r$mmes "-ét$ts5&

Di$m$+néti!es51

Donne!r "-é#ectrons588

E

E((et "-écr$n58&

E((et "e #-ion comm!n5?C

É#ectrochimie5&C&

É#ectrons5&8

É#ectrons "e 6$#ence51F

En"othermi!e57

Éner+ie "-$cti6$tion5F7

Éner+ie "e #i$ison5

Éner+ie #i%re "e i%%s5



Enth$#pie58

Enth$#pie st$n"$r"5?

"e (orm$tion58

"e ré$ction57

En04mes5F?

É!$tion "-en"erson;$sse#%$ch5?

É!$tion "e Nernst5&C8

É!$tion "es +$0 "e V$n "er ]$$#s57

É!$tions chimi!es5&

É!i#i%r$tion "es ch$r+es et "es m$sses5&

É!i#i%re chimi!e5F

É!i6$#ent5?C

Ét$t "-o)4"$tion5&?

Ét$t "e tr$nsition5F8

E)othermi!e57

E)p$nsion "e 6$#ence58

M

Monction "-ét$t58

Morce é#ectromotrice5&C1

Morces "e "ispersion "e Lon"on57F

Morces "e V$n "er ]$$#s5C

Morces intermo#éc!#$ires577F

Morm!#e empiri!e5&7

Morm!#e mo#éc!#$ire5&8&7

Mr$ction mo#$ire57

$0 p$r($it57

$0 rée#s57

ro!pes51



4%ri"e "e réson$nce58

I

In"ic$te!rs51

Inter$ctions entre "ipY#es57F

Isoé#ectri!e51

Isoé#ectroni!e581

Isotopes5&8

L

Li$ison51F

Li$ison co6$#ente588

po#$ire57&

Li$ison h4"ro+3ne57F

Li$ison ioni!e588

Li$ison po#$ire57&

Li$isons m!#tip#es58

Li+ne "e con+é#$tion o! "e (!sion51

Li+ne "e s!%#im$tion51

Li+ne "e 6$poris$tion51

Loi Go! é!$tion "-ét$tH "! +$0 p$r($it57?

Loi "-$ction "e m$sse5F

Loi "-A6o+$"ro57?

Loi "e ,o4#e57?

Loi "e /h$r#es57

Loi "e conser6$tion "e #-éner+ie58

Loi "e D$#ton57F

Loi "e "i((!sion "e r$h$m57

Loi "e M$r$"$45&C?

Loi "e R$o!#t5



Loi "e 6itesse5F&

2

2éc$ni!e !$nti!e51&

2éc$nisme "e ré$ction5F&F1

2o"3#e é#ectroni!e en points "e Legis588

2o#$#ité5?C

2o#$#ité co##i+$ti6e5

2o#$rité5F

2o#e5&8&7

2o#éc!#es5&8

2oment "ipo#$ire57&

2oments "e #i$ison57&

N

Ne!trons5&81&

Nom%re $tomi!e5&8

Nom%re $0im!t$#5 or%it$# o! "e moment $n+!#$ire511

Nom%re "-A6o+$"ro5&8&7

Nom%re "-o)4"$tion5&?

Nom%re !$nti!e "e spin518

Nom%re !$nti!e m$+néti!e518

Nom%res !$nti!es511

Norm$#ité5?C

No4$!5&8

O

Octet587

Or%it$#es51&11

O)4"$tion5&?

>

>$ires Go! "o!%#etsH #i%res587



>$r$m$+néti!es51

>ério"e51

p5?7

>oi"s $tomi!e5&8

>oint "-é%!##ition5

>oint "-é!i6$#ence5C

>oint "e con+é#$tion5F

>oint "e mi;"ist$nce Go! point "-in(#e)ionH51

>ont ioni!e5&C1

>otentie#s "e ce##!#e5&C8

>otentie#s "e ré"!ction5&C1

>o!rcent$+e "e m$sse5&7

>o!6oir t$mpon5

>ression "e 6$pe!r5

>ression osmoti!e5F

>ression p$rtie##e57

>rincipe "-e)c#!sion "e >$!#i517

>rincipe "e Le /h$te#ier5F

>ro"!it cinéti!e5F

>ro"!it thermo"4n$mi!e5F

>ro"!its5&

>ropriétés co##i+$ti6es5?

>rotons5&81&

R

Ré$cti(s5&

Ré"!ction5&?

Ré+ion t$mpon5C

R3+#e "e !n"51

R3+#e "e #-octet58



S

So#!tion5

So#6$nt5

StWchiométrie5&8

ST>57

Str!ct!res "e réson$nce58

S4st3me t$mpon5&

S4st3mes thermo"4n$mi!es58

T

T$%#e pério"i!e51

T$mpons

Documents

Chimie Générale.pdf