Deuxième Année du Baccalauréat

Réalisé par Prof Youssef MOUJAHID

Révision générale en Chimie

Sciences Physiques

Deuxième Année du Baccalauréat

Sciences de la vie et de la terre Sciences Maths

la quantité de matière

─ La mole est la quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans

12 g de carbone 12C.

1mol

NA = 6,022.1023 mol-1 Constante d’Avogadro :

6,022.1023 atomes

Nombre d’entités

Constante d’Avaogadro en (mol-1) 𝑛 =

𝑁

𝑁𝐴Quantité de matière en (mol)

Application : Combien y a t'il d'atomes dans 0,25mol de fer?

𝑛 =𝑁

𝑁𝐴⟹ 𝑁 = 𝑛.𝑁𝐴 ⟹ 𝑁 = 0,25 × 6,022. 1023

𝑁 = 1,5. 1023 𝑎𝑡𝑜𝑚𝑒𝑠

─ L’unité de quantité de matière est la mole de symbole mol.

─ Le nombre d’atomes contenus 1 mol de carbone 12C est appelé nombre d’Avogadro et on le note NA .

Relation entre la quantité de matière n et la constante d’Avaogadro NA :

─ une mole d'atomes contient donc 6,022.1023 atomes.

1mol


La masse molaire :

― La masse molaire d’une espèce chimique est la masse d’une mole de cette espèce chimique.

La masse molaire

― On symbolise la masse molaire par M(X), exprimé en g/mol ou g.mol-1

Exemple :

─ masse molaire de hydrogène : 𝑀 𝐻 = 1g.𝑚𝑜𝑙−1

─ masse molaire du carbone : 𝑀 𝐶 = 12g.𝑚𝑜𝑙−1

─ masse molaire de l’oxygène : 𝑀 𝑂 = 16g.𝑚𝑜𝑙−1

Application : calculer les masse molaires des espèces chimiques

suivantes 𝐻2𝑂 ; 𝐶𝐻4 ; 𝐶9𝐻8𝑂4 :

𝑀 𝐻2𝑂 = 2M 𝐻 +𝑀 𝑂 = 2 × 1 + 16 ⟹

𝑀 𝐶𝐻4 = M 𝐶 + 4𝑀 𝐻 = 12 + 4 × 1 ⟹

𝑀 𝐶9𝐻8𝑂4 = 9M 𝐶 + 8𝑀 𝐻 + 4𝑀 𝑂 = 9 × 12 + 8 × 1 + 4 × 16

𝑀 𝐶9𝐻8𝑂4 = 180 g.𝑚𝑜𝑙−1

𝑀 𝐶𝐻4 = 16 g.𝑚𝑜𝑙−1

𝑀 𝐻2𝑂 = 18 g.𝑚𝑜𝑙−1


Relation entre la quantité de matière n et la masse m :

𝑛 =𝑚

𝑀 Masse molaire en (g.mol-1)

Masse d’échantillon en (g)Quantité de matière en (mol)

Application : calculer la quantité de matière contenue dans 500mg

d’aspirine 𝐶9𝐻8𝑂4 :

𝑛 =𝑚

𝑀⟹ 𝑛 =

500. 10−3

180⟹ 𝑛 = 2,78. 10−3𝑚𝑜𝑙

Volume molaire 𝑽𝒎

― Le volume molaire est le volume occupé par une mole d’un corps pur, il s’exprime

en en L/mol ou L.mol-1.

le volume molaire dépend de la température et de la pression :

Les conditions normales de la température et de la pression (T = 0C ; P = 1atm) : Vm = 24,4 L.mol-1

Les conditions standards de la température et de la pression (T = 25C ; P = 1atm) : Vm = 24 L.mol-1

Volume molaire

1mol


Quantité de matière en (mol)Volume molaire en (L.mol-1)

𝑛 =𝑉

𝑉𝑚

Volume de gaz en (L)

Relation entre la quantité de matière n et le volume d’un gaz :

Application : calculer le volume occupé par 0,25 de dioxygène 𝑂2 dans les conditions normales.

𝑛 =𝑉

𝑉𝑚⟹ 𝑉 = 𝑛. 𝑉𝑚 ⟹ 𝑉 = 0,25 × 22,4 ⟹ 𝑉 = 5,6𝐿

On donne : 𝑀 𝑂2 = 32g.𝑚𝑜𝑙−1 et 𝑉𝑚 = 22,4 𝐿.𝑚𝑜𝑙−1.

Densité d’un gaz par rapport à l’air :

𝑑 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑒 𝑑′𝑢𝑛 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑉 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑧

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑒 𝑑𝑒 même𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑉 𝑑𝑒 𝑙′𝑎𝑖𝑟

Dans les conditions normales :

𝑑 =𝑀

29Quantité de matière

Masse molaire degaz en (g. mol-1)

en (mol)

Cas des gaz :

air gaz


Equation d’état des gaz parfaits :

Cas des gaz :

𝑃 . 𝑉 = 𝑛 . 𝑅 . 𝑇

Quantité de matière en (mol)

Pression en (Pa)

Volume en (m3)

Température en (K)

Constante des gaz parfaits

𝑅 = 8,314 𝑃𝑎.𝑚3. 𝐾−1. 𝑚𝑜𝑙−1

1Bar = 105 Pa1atm = 1,01325.105 Pa

1L = 10-3 m3

T(K) =T(C) + 273,15

Application : à 20C quelle est la pression exercé par 0,25mol de 𝑁2(g) sur

les parois d’un réacteur ayant un volume de 5L.

𝑃. 𝑉 = 𝑛. 𝑅. 𝑇 ⟹ 𝑃 =𝑛. 𝑅. 𝑇

𝑉

𝑛 = 0,25𝑚𝑜𝑙

𝑉 = 5L = 5. 10−3 𝑚3

𝑇 = 20°𝐶 = 20 + 273,15 = 293,15K

𝑃 =0,25 × 8,314 × 293,15

5. 10−3⟹

𝑃 = 121862,45𝑃𝑎


La masse volumique :

ρ =m

V Volume occupé par l’échantillon en (cm3)

Masse de l'échantillon en (g)Masse volumique en (g.cm-3

)

ρ =m

V⟹ m = ρ. V 𝑛 =

𝑚

𝑀

Relation entre la quantité de matière et la masse volumique :

Cas des liquides:

𝑛 =ρ. 𝑉

𝑀

Masse volumique en (g.cm-3)


Volume en (cm3)

Masse molaire en (g. mol-1)

1mL = 1cm3

1L = 103mL = 103cm3 1Kg = 103g

1m3 = 103L

1m3 = 106mL = 106cm31Kg.L-3 = 1g.cm-3

V = 1m3 V = 1L


La masse volumique :

ρ =m

V⟹ m = ρ. V 𝑛 =

𝑚

𝑀

Relation entre la quantité de matière et la masse volumique :

1mL = 1cm3

1L = 103mL = 103cm3

1Kg = 103g

1m3 = 103L1m3 = 106mL = 106cm3

1Kg.L-3 = 1g.cm-3

𝑛 =ρ. 𝑉

𝑀

Masse volumique en (g.cm-3)


Volume en (cm3)


ρ =m

V Volume occupé par l’échantillon en (cm3)

Masse de l'échantillon en (g)Masse volumique en (g.cm-3

)

Masse volumique

Cas des liquides:


Relation entre la quantité de matière et la densité :

Densité d’un fluide par rapport à l’eau :

𝑛 =𝑚

𝑀 ρ =

m

V⟹ m = ρ. V

d =ρ

ρ0⟹ ρ = 𝑑. ρ0

⟹ 𝑚 = 𝑑. ρ0. V

ρ0 = 1g.cm-3

1mL = 1cm3

1L = 103mL = 103cm3

1Kg = 103g

1m3 = 103L1m3 = 106mL = 106cm3

1Kg.L-3 = 1g.cm-3

eauliquide

𝑛 =𝑑. 𝜌0. 𝑉

𝑀

Densité de fluide

Quantité de Volume en (cm3)


Masse volumique d’eau en (g.cm-3)

matière en (mol)

d =ρ

ρ0Densité (sans unité)

Masse volumique

Masse volumique d’eau en (g.cm-3)

en (g.cm-3)

Cas des liquides:


Application : L’alcool utilisé comme antiseptique local peut être considéré comme de l’éthanol

𝐶2𝐻6𝑂 pur de masse volumique ρ = 0,780 g/mL.

– calculer la masse molaire de l’éthanol.

On donne : 𝑀 𝐻 = 1g.𝑚𝑜𝑙−1 ; 𝑀 𝐶 = 12g.𝑚𝑜𝑙−1 ; 𝑀 𝑂 = 16g.𝑚𝑜𝑙−1

𝑀 𝐶2𝐻6𝑂 = 2M 𝐶 + 6𝑀 𝐻 +𝑀 𝑂 = 2 × 12 + 6 × 1 + 16 ⟹ 𝑀 𝐶2𝐻6𝑂 = 46 g.𝑚𝑜𝑙−1

𝑛 =ρ. 𝑉

𝑀⟹ 𝑛 =

0,78 × 250

46⟹ 𝑛 = 4,23 𝑚𝑜𝑙

– Quelle quantité d’éthanol contient un flacon d’alcool pharmaceutique de volume V = 250 mL

Sa masse molaire vaut M = 74 g.mol-1 et sa densité d = 0,71.

On souhaite disposer d’une quantité n = 0,2 mol.

– Quel volume faut-il prélever?

On donne : masse volumique de l’eau 𝜌0 = 1 𝑔. 𝑐𝑚−3

Application : L’éther éthylique de formule 𝐶4𝐻10𝑂 était jadis utilisé comme anesthésique

𝑛 =𝑑. 𝜌0. 𝑉

𝑀⟹ 𝑉 =

𝑛.𝑀

𝑑. 𝜌0⟹ 𝑉 =

0,2 × 74

0,71 × 1⟹ 𝑉 = 20,85 𝑚𝐿

+ =

L’eau

(solvant)

Sulfate de cuivre II

(soluté)Solution de sulfate

de cuivre II

la concentration molaire

– une solution est un mélange homogène obtenu en dissolvant une espèce chimique appelée le soluté, dans un

liquide que l'on appelle le solvant.

– Lorsque le solution obtenue contient des ions, elle dite ionique ou électrolytique, et conduit le courant

électrique.

Exemple : une solution de sulfate de cuivre II

– Si le solvant est l’eau, la solution est appelée solution aqueuse.

– La concentration molaire C d’une espèce chimique

– en solution est la quantité de matière de cette espèce

– présente dans un litre de solution.

Application : calculer la concentration molaire d’une solution de sulfate de cuivre II

sachant que l’on dissous 0,002mol de sulfate du cuivre II dans 40mL de solution.

𝐶 =𝑛

𝑉⟹ 𝐶 =

0,002

40. 10−3⟹ 𝐶 = 0,05 𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1

C =n

V Volume de la solution en (L)

Quantité de matière en (mol)Concentration molaireen (mol.L-1

)

la concentration molaire

– Diluer une solution, c’est diminuer sa concentration en ajoutant de l’eau.

𝑛𝑖 = 𝑛𝑓

𝐶𝑖 . 𝑉𝑖 = 𝐶𝑓 . 𝑉𝑓

𝐹 =𝐶𝑖𝐶𝑓

Relation de dilution :

Facteur de dilution :

𝑉𝑓 = 𝑉𝑖 + 𝑉𝑒

𝐶𝑓 ; 𝑉𝑓

𝑛𝑓 = 𝐶𝑓. 𝑉𝑓

𝐶𝑖 ; 𝑉𝑖

𝑛𝑖 = 𝐶𝑖 . 𝑉𝑖

Ajout d’eau distillé

solution fillesolution mère

Application : on prélève un volume 20mL d’une solution de

sulfate de cuivre II de concentration 0,1𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1, le volume de

la solution préparé est 100mL.

– calculer la concentration de la solution obtenue.

𝐶𝑖 . 𝑉𝑖 = 𝐶𝑓. 𝑉𝑓 ⟹ 𝐶𝑓 =𝐶𝑖 . 𝑉𝑖𝑉𝑓

⟹ 𝐶𝑓 =0,1 × 20. 10−3

100. 10−3

𝐶 = 0,02 𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1

– Quand on dilue une solution, la quantité de soluté reste la même mais le

volume de la solution augmente; la concentration diminue.

solution mère solution fille

Bilan de matière

– Une réaction chimique est une transformation chimique au cours de laquelle, des corps disparaissent (les

réactifs) et d’autre nouveaux corps apparaissent (les produits).

Réaction chimique :

𝑎. 𝐴 + 𝑏. 𝐵 → 𝑐. 𝐶 + 𝑑. 𝐷

Réactifs Produits + +→

Etat initial Etat intermédiaire Etat final

– Etat initial : état d’un système chimique avant le

début d’une réaction

– Etat final : état d’un système chimique lorsque la

transformation chimique s’est arrêtée

– L’équation d’une réaction chimique doit respecter :

La loi de la conservation des éléments chimiques.

La loi de la conservation de la charge électrique.

𝐶3𝐻8 𝑔 + 5𝑂2 𝑔 → 3𝐶𝑂2 𝑔 + 4𝐻2𝑂 𝑔

2𝐶4𝐻10 𝑔 + 13𝑂2 𝑔 → 8𝐶𝑂2 𝑔 + 10𝐻2𝑂 𝑔

𝐶 𝑠 + 𝑂2 𝑔 → 𝐶𝑂2 𝑔

𝐶𝑢2+ 𝑎𝑞 + 2𝐻𝑂−𝑎𝑞 → 𝐶𝑢(𝐻𝑂)2(𝑠)

Exemples :

Bilan de matière

Avancement chimique :

réactif limitant : réactif qui est consommé en premier.

L’avancement chimique d’une réaction est une quantité de matières variable noté x s’exprime en mol et qui

permet de terminer les quantités de matières de tous les réactifs et les produits à n’importe quel moment de la

réaction.

– La connaissance de xmax permet de terminer la quantités de matières de touts les espèces

chimiques du système à l’état finale de la réaction.

réactif en excès : réactif qui ne disparait pas totalement et reste présent à l’état final de la réaction.

– La une transformation chimique cesse lorsque son avancement attient maximale.

L’avancement maximal : est la valeur de l’avancement x atteint lorsque la

transformation est terminée.

– En cours de réaction, l’avancement x augmente de plus en plus. En effet, plus la réaction « avance », plus

on consomme de réactif et plus on fabrique de produit.

Bilan de matière

Tableau d’avancement :

Equation de la réaction 2Al2 + 3O2 → 2Al2O3

Etat de système avancement Quantités de matière en mol

Etat initial 0 0,04 0,12 0

Etat intermédiaire x 0,04 - 2x 0,12 - 3x 2x

Etat final xmax 0,04 - 2xmax 0,12 - 3xmax 2xmax

Déterminons l'avancement maximal xmax :

– Si l’aluminium est le réactif limitant alors :

0,04 - 2xmax = 0 → 0,04 = 2xmax → xmax = 0,02 mol

– Si le dioxygène est le réactif limitant alors :

0,12 - 3xmax = 0 → 0,12 = 3xmax → xmax = 0,04 mol

– La valeur d'avancement maximale la plus petite

possible donc : xmax = 0,02 mol

0,02 mol 0,04mol

Donc le réactif limitant est l’aluminium.

– Tableau d’avancement :

Exemples : on réalise la combustion d’aluminium (Al) dans le dioxygène (O2), en introduisant initialement

0,04mol d’aluminium dans un flacon content 0,12mol du gaz de dioxygène, le produit de la réaction

est l’oxyde d’aluminium (Al2O3)

Bilan de matière

Equation de la réaction 2Al2 + 3O2 → 2Al2O3


Etat initial 0 0,04 0,12 0

Etat intermédiaire x 0,04 - 2x 0,12 - 3x 2x

Etat final xmax 0,04 - 2xmax 0,12 - 3xmax 2xmax

Bilan de matière :

– À l’aide du tableau d’avancement et connaissant xmax = 0,02 mol, on peut calculer les quantités de matière

à l’état final :

nf(Al2) = 0,04 - 2xmax = 0,04 - 20,02 (réactif limitant)

nf(O2) = 0,12 - 3xmax = 0,12 - 30,02

nf(Al2O3) = 3xmax = 30,02

nf(Al2) = 0mol

nf(O2) = 0,06mol

nf(Al2O3) = 0,06mol

– Tableau d’avancement :

Tableau d’avancement : Exemples : on réalise la combustion d’aluminium (Al) dans le dioxygène (O2), en introduisant initialement

0,04mol d’aluminium dans un flacon content 0,12mol du gaz de dioxygène, le produit de la réaction

est l’oxyde d’aluminium (Al2O3)

Conductance d’une portion de solution :

La Conductimétrie et la conductivité

– La conductance G d’une portion de circuit électrique est égale à l’inverse de sa

résistance, l’unité de la conductance est le siemens (S).

conductimétrique

GBFV

A

Cellule

Solution

électrolytique

Résistance en ()

𝐺 =1

𝑅=𝐼

𝑈Conductance en (S)

Intensité du courant en (A)

Tension électrique en (V)

Conductivité molaire ionique 𝝀𝒊:

𝐺 = 𝜎.𝑆

𝐿

Surface en (m2)

Distance en (m)

Conductivité en (S.m-1)

Conductance en (S)

SS

L

Conductivité d’une solution électrolytique 𝝈 :

𝜎 =

𝑖=1

𝑛

𝜆𝑖 . 𝑋𝑖

Conductivité molaire ionique en (S.m2.mol-1)

Conductivité en (S.m-1)

Concentration molaireen (mol.m-3)

La Conductimétrie et la conductivité

Tableau de conductivité molaire ioniques 𝟐𝟎℃ :ion 𝜆(𝑆.𝑚2. 𝑚𝑜𝑙−1) ion 𝜆(𝑆.𝑚2. 𝑚𝑜𝑙−1)

𝐻3𝑂+ 35,02.10-3 𝐻𝑂−

24,01.10-3

𝐾+ 7,35.10-3 𝐼− 7,70.10-3

𝑁𝑎+ 5,01.10-3 𝐶𝑙− 7,63.10-3

1𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 = 10−3𝑚𝑜𝑙.𝑚−3

𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 𝑚𝑜𝑙.𝑚−3

× 10−3

× 103

Exemples :

NaCl

𝜎 = 𝜆𝐾+ . 𝐾+ + 𝜆𝐶𝑙− . 𝐶𝑙

−

KCl

𝜎 = 𝜆𝑁𝑎+ . 𝑁𝑎+ + 𝜆𝐶𝑙− . 𝐶𝑙

−

KOH

𝜎 = 𝜆𝐾+ . 𝐾+ + 𝜆𝑂𝐻− . 𝑂𝐻−

NaOH

𝜎 = 𝜆𝑁𝑎+ . 𝑁𝑎+ + 𝜆𝑂𝐻− . 𝑂𝐻−

Les réactions acido ─ basiques

– Un acide est une espèce chimique capable de libérer un (ou plusieurs ) proton 𝐻+.

Exemple :

Les acides et les bases :AH → A- + 𝑯+

– Une base est une espèce chimique capable de capter un (ou plusieurs ) proton 𝐻+. B + 𝑯+→ BH+

𝐻𝐶𝑙 𝑔 ⇌ 𝐶𝑙− + 𝐻+ ؛ 𝐶𝐻3COOH 𝑎𝑞 ⇌ 𝐶𝐻3COO 𝑎𝑞− + 𝐻+

Exemple : 𝐻𝑂(𝑎𝑞)− + 𝐻+ ⇌ 𝐻2𝑂(𝑙) ؛ 𝑁𝐻3 + 𝐻+ ⇌ 𝑁𝐻4 𝑎𝑞

+

Couple Acide - Base :– Un couple acide/base est l’ensemble d’une espèce acide et d’une espèce basique entre lesquelles a lieu un

transfert de proton pour passer de l’une au l’autre. 𝐴𝐻𝐴− ؛ 𝐵𝐻+

𝐵

Exemple : 𝐻2𝑂 𝑙

HO 𝑎𝑞− ؛

𝑁𝐻4 𝑎𝑞+

𝑁𝐻3(𝑎𝑞)؛

𝐻𝐶𝑙 𝑔𝐶𝑙 𝑎𝑞

− ؛ 𝐶𝐻3COOH 𝑎𝑞

𝐶𝐻3COO 𝑎𝑞−

Demi équation Acide – Base :– Un tel couple est caractérisé par le demi-équation acido-basique : 𝐻𝐴 ⇌ 𝐴− + 𝐻+ ؛ 𝐵𝐻+ ⇌ 𝐵 + 𝐻+

Exemple :

𝐻2𝑂 𝑙 ⇌ HO 𝑎𝑞− + 𝐻+ ؛ 𝑁𝐻4 𝑎𝑞

+ ⇌ 𝑁𝐻3 + 𝐻+ ؛ 𝐻𝐶𝑙 𝑔 ⇌ 𝐶𝑙− + 𝐻+ ؛ 𝐶𝐻3COOH 𝑎𝑞 ⇌ 𝐶𝐻3COO 𝑎𝑞− + 𝐻+

Acide ↔ Base + 𝑯+

Les réactions acido ─ basiques

Réaction acido-basique :– Un acide 𝐻𝐴1 d’un couple peut dans certaines conditions, réagir avec la base 𝐴2

− d’un couple

lors de cette réaction un échange de proton se fait entre 𝐻𝐴1 et 𝐴2− selon l’équation chimique :

𝐻𝐴1

𝐴1−

𝐻𝐴2𝐴2−

𝐻𝐴1

𝐴1− ∶ 𝐻𝐴1 ⇌ 𝐴1

− + 𝐻+

𝐻𝐴2

𝐴2− ∶ 𝐴2

− + 𝐻+ ⇌ 𝐻𝐴2

𝐻𝐴1 + 𝐴2− ⟶ 𝐴1

− + 𝐻𝐴2

Application : réaction l’acide éthanoïque 𝐶𝐻3COOH 𝑎𝑞 avec l’ammoniaque 𝑁𝐻3(𝑎𝑞).

– Déterminer les couples qui participent dans cette réaction, et déduire l’équation

𝐶𝐻3COOH 𝑎𝑞

𝐶𝐻3COO 𝑎𝑞− ∶ 𝐶𝐻3COOH 𝑎𝑞 ⇌ 𝐶𝐻3COO 𝑎𝑞

− + 𝐻+

𝑁𝐻4 𝑎𝑞

+

𝑁𝐻3(𝑎𝑞)∶ 𝑁𝐻3(𝑎𝑞) + 𝐻+ ⇌ 𝑁𝐻4 𝑎𝑞

+

𝐶𝐻3COOH 𝑎𝑞 + 𝑁𝐻3(𝑎𝑞) ⟶ 𝐶𝐻3COO 𝑎𝑞− + 𝑁𝐻4 𝑎𝑞

+

de la réaction.

– Une réaction acido-basique a lieu entre un acide et une base appartenant à deux couples différents.

Les réactions d’oxydoréduction

– Un oxydant (Ox) est une espèce chimique pouvant capter un ou plusieurs électrons e-.

Exemple :

L’oxydant et le réducteur :𝑂𝑥 + 𝑛𝑒− ⇄ 𝑅𝑒𝑑

– Un réducteur (Red) est une espèce chimique pouvant donner un ou plusieurs électrons e-.

– Une oxydation est une perte d'électrons.

– Une réduction est un gain d'électrons.𝑅𝑒𝑑 ⟶ 𝑂𝑥 + 𝑛𝑒−

Oxydation𝑂𝑥 + 𝑛𝑒− ⟶ 𝑅𝑒𝑑

Réduction

Couple d’oxydoréduction : – Un réducteur est oxydé. – Un oxydant est réduit.

– Deux espèces chimiques qui se transforment l’une en l’autre par gain ou perte d’électrons sont dites conjuguées

𝑂𝑥𝑅𝑒𝑑et forment un couple .

– À chaque couple est associée une demi-équation : 𝑂𝑥 + 𝑛𝑒− ⇄ 𝑅𝑒𝑑

nombre d’électrons échangés.

𝐶𝑢 𝑎𝑞

2+

𝐶𝑢(𝑠)∶ 𝐶𝑢 𝑎𝑞

2+ + 2𝑒− ⇄ 𝐶𝑢(𝑠)

𝑍𝑛 𝑎𝑞

2+

𝑍𝑛(𝑠)∶ 𝑍𝑛 𝑎𝑞

2+ + 2𝑒− ⇄ 𝑍𝑛(𝑠)

𝐹𝑒 𝑎𝑞

3+

𝐹𝑒 𝑎𝑞2+ ∶ 𝐹𝑒 𝑎𝑞

3+ +𝑒− ⇄ 𝐹𝑒 𝑎𝑞2+

𝐼2(𝑎𝑞)

𝐼 𝑎𝑞− ∶ 𝐼2(𝑎𝑞) + 2𝑒− ⇄ 2𝐼 𝑎𝑞

−

𝑪𝒖 𝒂𝒒𝟐+

𝑪𝒖(𝒔)

Réaction d’oxydoréduction :Les réactions d’oxydoréduction

– Une réaction d’oxydoréduction correspond à un transfert d’électrons de l’oxydant 𝑂𝑥1 d’un couple au 𝑂𝑥1

𝑅𝑒𝑑1réducteur 𝑅𝑒𝑑2 d’un autre couple .

𝑂𝑥2𝑅𝑒𝑑2


∶ 𝑛2 × 𝑂𝑥1 + 𝑛1𝑒− ⇄ 𝑅𝑒𝑑1

𝑂𝑥2

𝑅𝑒𝑑2∶ 𝑛1 × 𝑅𝑒𝑑2 ⇄ 𝑂𝑥2 + 𝑛2𝑒

−

𝑛2. 𝑂𝑥1 + 𝑛1. 𝑅𝑒𝑑2 → 𝑛2. 𝑅𝑒𝑑1 + 𝑛1. 𝑂𝑥2

Application : une lame d’aluminium (Al) est plongée dans une solution de sulfate de cuivre 𝐶𝑢 𝑎𝑞2+ + 𝑆𝑂4

2−𝑎𝑞

la plaque d’aluminium se recouvre d’un dépôt de cuivre.

– Quels sont les couples mis en jeu dans ce réaction,

et en déduire l’équation da la réaction.

3𝐶𝑢 𝑎𝑞2+ + 2𝐴𝑙(𝑠) → 3𝐶𝑢(𝑠) + 2𝐴𝑙 𝑎𝑞

3+

𝐶𝑢 𝑎𝑞

2+

𝐶𝑢(𝑠)∶ 3 × 𝐶𝑢 𝑎𝑞

2+ + 2𝑒− ⇄ 𝐶𝑢(𝑠)

𝐴𝑙 𝑎𝑞

3+

𝐴𝑙(𝑠)∶ 2 × 𝐴𝑙(𝑠) ⇄ 𝐴𝑙 𝑎𝑞

3+ + 3𝑒−

Dosage direct

– Un dosage est une technique expérimentale qui permet de déterminer précisément la quantité de matière

(inconnue) ou la concentration molaire (inconnue) d’une espèce chimique dans une solution.

Principe d'un dosage :

– Lors d’un titrage direct, la solution à doser (contenant le réactif titré) est placée dans un bécher ou

dans un récipient équivalent. On la fait réagir avec une solution de concentration connue (contenant

le réactif titrant), laquelle est initialement placée dans une burette graduée.

– À l’équivalence du titrage, on a versé juste assez de

réactif titrant dans le bécher pour consommer

totalement le réactif titré.

– À l'équivalence, les quantités de matière des

réactifs mis en présence sont en proportions

stœchiométriques.

Montage expérimental de dosage

Agitateur

Solution titrée

Solution titranteSupport

Burette graduée

Bécher

magnétique

Équivalence du titrage :

Dosage direct

Application : On dose un volume 𝑉𝑎 = 20𝑚𝐿 de solution d’acide chlorhydrique de concentration Ca par une

solution de hydroxyde de sodium 𝐻𝑂− + 𝑁𝑎+ de concentration molaire apportée 𝐶𝑏 = 1. 10−2𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1. L'équivalence est obtenue pour un volume de solution de hydroxyde de sodium 𝑉𝑏𝑒 = 5𝑚𝐿 .

– Écrire l’équation da la réaction de ce dosage.

𝐻3𝑂 𝑎𝑞

+

𝐻2𝑂 𝑎𝑞∶ 𝐻3𝑂 𝑎𝑞

+ ⇌ 𝐻2𝑂 𝑎𝑞 + 𝐻+

𝐻2𝑂 𝑎𝑞

𝐻𝑂 𝑎𝑞− ∶ 𝐻𝑂 𝑎𝑞

− + 𝐻+ ⇌ 𝐻2𝑂 𝑎𝑞

𝐻3𝑂 𝑎𝑞+ + 𝐻𝑂 𝑎𝑞

− ⟶ 2𝐻2𝑂 𝑎𝑞

– Etablir le tableau donnant l’évolution du système à l’équivalence.

Equation de la réaction 𝐻3𝑂 𝑎𝑞+ + 𝐻𝑂 𝑎𝑞

− ⟶ 2𝐻2𝑂 𝑎𝑞


Etat initial 0 Ca.Va Cb.Vb en excès

Etat intermédiaire x Ca.Va - x Cb.Vb - x en excès

À l’équivalence xéq Ca.Va - xéq Cb.Vbe - xéq en excès

– En déduire la concentration molaire Cb de la solution

de hydroxyde de sodium

l’équivalence on a

Ca.Va – xéq = 0

Cb.Vbe – xéq = 0

⟹

⟹

Ca.Va = xéq

Cb.Vbe = xéq

⟹ Ca.Va = Cb.Vbe

⟹𝐶𝑎 =𝐶𝑏 . 𝑉𝑏𝑒𝑉𝑎

𝐶𝑎 =1. 10−2 × 5. 10−3

20. 10−3

𝐶𝑎 = 2,5. 10−3𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1

relation

d'équivalence

Réaction d’oxydoréduction :Les réactions d’oxydoréduction

– Une réaction d’oxydoréduction correspond à un transfert d’électrons de l’oxydant 𝑂𝑥1 d’un couple au 𝑂𝑥1

𝑅𝑒𝑑1réducteur 𝑅𝑒𝑑2 d’un autre couple .



∶ 𝑛2 × 𝑂𝑥1 + 𝑛1𝑒− ⇄ 𝑅𝑒𝑑1

𝑂𝑥2

𝑅𝑒𝑑2∶ 𝑛1 × 𝑅𝑒𝑑2 ⇄ 𝑂𝑥2 + 𝑛2𝑒

−

𝑛2. 𝑂𝑥1 + 𝑛1. 𝑅𝑒𝑑2 → 𝑛2. 𝑅𝑒𝑑1 + 𝑛1. 𝑂𝑥2

Application : une lame d’aluminium (Al) est plongée dans une solution de sulfate de cuivre 𝐶𝑢 𝑎𝑞2+ + 𝑆𝑂4

2−𝑎𝑞

la plaque d’aluminium se recouvre d’un dépôt de cuivre.

– Quels sont les couples mis en jeu dans ce réaction,

et en déduire l’équation da la réaction.

3𝐶𝑢 𝑎𝑞2+ + 2𝐴𝑙(𝑠) → 3𝐶𝑢(𝑠) + 2𝐴𝑙 𝑎𝑞

3+

𝐶𝑢 𝑎𝑞

2+

𝐶𝑢(𝑠)∶ 3 × 𝐶𝑢 𝑎𝑞

2+ + 2𝑒− ⇄ 𝐶𝑢(𝑠)

𝐴𝑙 𝑎𝑞

3+

𝐴𝑙(𝑠)∶ 2 × 𝐴𝑙(𝑠) ⇄ 𝐴𝑙 𝑎𝑞

3+ + 3𝑒−

Chimie organique

– La chimie organique est la chimie des composés qui contiennent du carbone

et qui peuvent aussi renfermer d’autres éléments comme l’hydrogène,

l’oxygène, le soufre, l’azote, les halogènes, etc.

Chimie organique :

– Les composants organiques ne contenant que du carbone et de l’hydrogène

sont appelées hydrocarbures..

Atome carbone :

– Le carbone possède 4 électrons sur la couche externe. pour satisfaire la règle de l’octet, le carbone peut

former soit :

−𝐶 −

𝐶 =

−𝐶 ≡

quatre liaisons simples

une double liaison et deux liaisons simples

une triple liaison et une liaison simple

𝐾 2 𝐿 4– Structure électronique du carbone :

Chimie organique

On appelle chaîne carbonée ou squelette carbonée d’une molécule organique, l’enchaînement d’atomes de carbone

constituant une molécule organique.

Exemples : 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻3

On appelle groupes caractéristiques un groupement d’atomes porté par le squelette carboné et comportant des

atomes d’autres éléments que l’hydrogène.

Exemples :

𝐶𝐻2 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝑂𝐻𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝑙

chaîne carbonée chaîne carbonée

groupe caractéristique

groupe caractéristique

– Une chaîne carbonée est dite saturée si toutes les liaisons carbone-carbone sont simples.

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻3

𝐶𝐻3𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3

𝐶𝐻3

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻3

𝐶𝐻3

– Une chaîne carbonée est dite insaturée si elle renferme au moins une double ou une triple liaison entre deux

atomes de carbone.

𝐶𝐻2 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻3 𝐶𝐻3 − 𝐶 ≡ 𝐶 − 𝐶𝐻3𝐶𝐻3 − 𝐶 = 𝐶𝐻2

𝐶𝐻3

Exemples :

Exemples :

Chimie organique

La chaîne carbonée est dite linière lorsque chaque atome de carbone n’est lié qu’à deux autres atomes de carbone

au plus.

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3 𝐶𝐻2 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻3 𝐶𝐻3 − 𝐶 ≡ 𝐶 − 𝐶𝐻3 Exemples :

Elle est dite ramifiée lorsqu’un ou des atomes de carbone sont liés à plus de deux autres atomes de carbone.

Exemples : 𝐶𝐻3 − 𝐶 = 𝐶𝐻2

𝐶𝐻3


𝐶𝐻3 𝐶𝐻3


𝐶𝐻3

Représentation des molécules organiques : Représentation des molécules organiques :

La formule brute La formule développée plane La formule semi- développée L’écriture topologique

Elle permet de nous

renseigner sur la nature et le

nombre des différents atomes

constituant la molécule

organique

Elle montre l’enchaînement

des atomes dans la molécule

et la nature des liaisons qui

les unissent.

Elle dérive de la formule

développée en supprimant la

liaison 𝐶 − 𝐻

La chaine carbonée est

représentée sous forme d’une

ligne brisée, portant

éventuellement des

ramifications.

𝐶4𝐻10 𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3 −𝐶 − 𝐶 − 𝐶 − 𝐶 −

𝐻 𝐻 𝐻 𝐻

𝐻𝐻

𝐻 𝐻 𝐻 𝐻

Chimie organique

Les alcanes :Les alcanes sont des hydrocarbures saturés de formule brute 𝐶𝑛𝐻2𝑛+2

Nombre de

carbone de l’alcane préfixe Formule brute Nom de l’alcane

1 meth 𝐶𝐻4 methane

2 eth 𝐶2𝐻6 ethane

3 prop 𝐶3𝐻8 propane

4 but 𝐶4𝐻10 butane

5 pent 𝐶5𝐻12 pentane

6 hex 𝐶6𝐻14 hexane

7 hept 𝐶7𝐻16 heptane

8 oct 𝐶8𝐻18 octane

Le nom d’un alcane à chaîne linéaire est

constitué d’un :

– préfixe qui indique le nombre d’atome

carbone de la chaîne.

– suffixe (terminaison) ane caractérise les

alcanes.

Exemples :

𝐶4𝐻10

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3


𝐶𝐻3

𝐶𝐻3


𝐶𝐻3

Cas des alcanes linéaires :

Chimie organique

Cas des alcanes ramifiés :

Le nom d’un alcane ramifié est déterminé en appliquant la règle suivant :

– On cherche la chaîne carbonée la plus longue.

– Ce qui est attaché à cette chaîne s’appelle des groupes alkyles

−𝐶2𝐻5

−𝐶𝐻3 méthyle

éthyle

On indique leur place par un indice de position. Celui-ci est obtenu par numérotation des C de la chaîne

principale, en partant du bout qui donne le plus petit numéro.

Si plusieurs groupes d’alkyles sont identiques on utilise des préfixes di, tri ….

Exemple :2<3

4

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3

𝐶𝐻3

1 2 31234

Chaine principal

alkyle

butane

méthyle

2 – méthyle butaneGaz butane

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻3

𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻33 – méthyle hexane

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3

𝐶𝐻2

𝐶𝐻3

3 – éthyle hexane

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3

𝐶𝐻3

𝐶𝐻3

2,3 – diméthyle pentane

𝐶𝐻3 − 𝐶 − 𝐶𝐻3

𝐶𝐻3

𝐶𝐻3

2,2 – diméthyle propane


𝐶𝐻32 –méthyle propane

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻 − 𝐶 − 𝐶𝐻3

𝐶𝐻3 𝐶𝐻3

𝐶𝐻3

2,2,3 –triméthyle butane

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3

𝐶2𝐻5

𝐶𝐻3

3– éthyle, 4– méthyle hexane

Chimie organique

Chimie organique

Les alcènes :Un alcène est un hydrocarbure présentant une double liaison 𝐶 = 𝐶 dans son squelette carboné, c’est un

hydrocarbure insaturé. sa formule brute est 𝐶𝑛𝐻2𝑛 où 𝑛 est un nombre entier supérieur ou égal à 2.

Nomenclature des alcènes :

Le nom de l’alcène est établi comme celui de l’alcane correspondant en remplaçant

le suffixe « ane » par « ène ».

On numérote la chaîne de façon que le premier atome de carbone de la liaison

𝐶 = 𝐶 ait le plus petit numéro possible.

𝐶𝐻2 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻3

𝐶𝐻3 − 𝐶 = 𝐶𝐻2

𝐶𝐻3

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻 − 𝐶 = 𝐶𝐻2

𝐶𝐻2

𝐶𝐻3

𝐶𝐻3

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 = 𝐶 − 𝐶𝐻3

𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻3

𝐶𝐻2 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻34

2

3 2 15

3 4 51

pente – 1 – éne

prop – 1 – éne

2 –méthyle prop – 1 – éne

2,3 – diméthyle pent– 1 – éne

3 – méthyle hex– 2 – éne

1 <4

Chimie organique

Groupes caractéristiques :un groupe caractéristique est un groupe d'atomes qui confère des propriétés spécifiques

aux molécules qui le possèdent. On dit que ces molécules forment une famille chimique

Le carbone qui porte le groupe caractéristique s’appelle carbone fonctionnel.

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶

𝐻

𝑂

carbone fonctionnel

𝐶𝐻2 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝑂𝐻

carbone fonctionnel

Famille des alcools :Les molécules des alcools comportent le groupe hydroxyde−𝑂𝐻 lié à la chaîne carbonée.

Le nom de l’alcool dérive de l’alcane correspondant le terminal « ane » est remplacé par « ol » précédé du numéro

de position du carbone fonctionnel de la chaîne carbonée et qui porte le numéro le plus petit possible

Exemples :

𝐶𝐻3 − 𝑂𝐻

𝐶4𝐻9 − 𝑂𝐻𝐶3𝐻7 − 𝑂𝐻 𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝑂𝐻butanol

méthanol

propanol éthanol

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝑂𝐻

pentanol


𝐶𝐻3 𝑂𝐻𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻3

𝑂𝐻 𝐶𝐻3


𝑂𝐻𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻3

𝑂𝐻

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝑂𝐻

𝐶𝐻3

3 –méthyle butan– 1 – ol3 –méthyle butan– 2 – ol

butan– 2 – ol

propan– 2 – ol

2 –méthyle propan– 2 – ol

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2

𝐶𝐻3 𝑂𝐻

4 –méthyle pentan – 2 – ol

Chimie organique

Chimie organique

Famille des acides carboxyliques :Tous les acides carboxyliques contiennent le groupe caractéristique carboxyle−𝐶𝑂𝑂𝐻 au bout de la chaîne.

On nomme les acides carboxyliques en ajoutant au nom de l’alcane correspondant le suffixe «oïque», précéder

du terme acide.

𝐻𝐶𝑂𝑂𝐻

𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻

𝐶5𝐻11 − 𝐶𝑂𝑂𝐻

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝑂𝑂𝐻

acide méthanoïque

acide éthanoïqueacide propanoïque

acide hexanoïque

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝑂𝑂𝐻

acide butanoïque

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝑂𝑂𝐻

acide pentanoïque

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝑂𝑂𝐻

𝐶𝐻3

𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝑂𝑂𝐻

𝐶𝐻3

𝐶𝐻2

𝐶𝐻3

𝐶𝐻3

𝐶𝐻3

𝐶𝐻3 − 𝐶 − 𝐶𝑂𝑂𝐻𝐶𝐻3 − 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻2 − 𝐶𝑂𝑂𝐻

𝐶𝐻3

𝐶𝐻3

acide 3 – méthyle bentanoïque

acide 2 –éthyle, 3 – méthyle bentanoïque

acide 2,2 – diméthyle propanoïqueacide 3 – méthyle bentanoïque

Chimie organique

Documents

Deuxième Année du Baccalauréat