réactions chimiques

7/30/2019 ractions chimiques

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A.Bailal

Pourcentage en masse

Pourcentage en volume

c) Pourcentage en masse ou en volume:


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A.Bailal 41


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A.Bailal 42

Cest une expression de la concentration indpendante de la temprature.

nmolalit =

masse du solvant (Kg) n : nombre de moles de solut.

d) La molalit (m, mol/kg):


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A.Bailal 43

La normalit (ou concentration normale) est le nombre dquivalents -gramme desolut dans un litre de solution :

N = nq /V = C pnq : nombre dquivalents -gramme

V : volume de la solution

Lquivalent -gramme est une notion quon applique aux ractions acide -base etrdox.

P : nombre de protons ou dlectrons mis en jeux lors de ces ractions

e) La normalit (q.g/l):


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A.Bailal 44

Exemple

Calculer lanormalit dune solution renfermant 5 g de H2SO4 dans 2 litres de solution.

f) i l i


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La fraction molaire est le rapport entre le nombre de moles dun constituant et lenombre total de moles de la solution.

a= na / ni

Si nous avons une solution constitue de deux composs A et B :

Dans toute solution :

f) Fraction molaire


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A.Bailal 46

Calculer les fractions molaires dans une solution constitue de 30g de NaCl dans 120 g deau.

Exemple :


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g) ppm, ppb et ppt :

ppm Partie par million

ppb Partie par milliard (billion en anglais)

ppt Partie par billion (trillion en anglais)

1 ppt = 1 ng/L (nanogramme par litre de solution)

1 ppm = 1 mg/L (milligramme par litre de solution)

1 ppb = 1 mg/L (microgramme par litre de solution)


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A.Bailal 49A.Bailal 49

solutiondegsolutdeg

ppm0000001

11

Pour les solutions liquides en fonction de la masse

solutiondeLxsolutdeL

ppm 61011

1solutiondeparticulesx

solutdeparticuleppm 610111

Pour les solutions gazeuses en fonction du volume ou du nombre de particules

ou

Exemple :

Exemple :

E E i


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A.Bailal 50

Bicarbonates (HCO 3 -): 357 PPM

Calcium(Ca 2+ ) : 78 PPM

Magnesium (Mg 2+ ): 23 PPM

Potassium (K + ): 0,75 PPM

Sulfates (SO 4 2- ): 10 PPM

Sodium (Na + ): 5,5 PPM

Chlorure (Cl -) = 2,2 ; Nitrates (NO3

-) = 7,1 PPM

Eau Evian :
http://www.facebook.com/photo.php?pid=12377975&id=197765520054http://www.facebook.com/photo.php?pid=12377975&id=197765520054


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A.Bailal 51


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La dilution consiste prparer, partir dune solution mre , une solutiondont la concentration est moindre.

Constatation de base : le nombre de moles de solut prsent dans la solutiondilue est le mme que dans lchantillon de solution mre prlev.

Mthode : introduire, laide dune pipette , un volume dtermin de solutionmre dans une fiole jauge , et ajouter de leau jusquau trait de jauge.


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A.Bailal 53


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A.Bailal 54

Cconc x Vconc = nombre de moles de solut = C dil x Vdil

Le taux de dilution peut tre exprim par :

T est un nombre compris entre 0 et 1, sans unit.
http://www.alqaly.com/upload/uploads/images/alqaly-396b547c71.gifhttp://www.facebook.com/photo.php?pid=70172&id=110562282320437


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A.Bailal 55

Le taux de dilutions successives est le produit des taux dedilution de chaque dilution. Par exemple, si on fait unedilution 3 % puis 5 % on a :


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Dans une raction complte , tous les ractifs sonttransforms en produits. Il est impossible de prendre lesproduits, les faire ragir ensemble et de reformer lesractifs initiaux. Le processus est irrversible .
http://www.facebook.com/photo.php?pid=314651&id=125893740757136


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A.Bailal 59

2 HCl (aq) + Mg (s) MgCl2 (aq) + H2 (g)

HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (l)

Bois + oxygne CO2 + H2O + cendres

La combustion d'une bche de bois

L'attaque de l'acide chlorhydrique sur le magnsium.

La neutralisation de l'acide chlorhydrique par l'hydroxyde de sodium


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A.Bailal 60

Dans une raction rversible , une partie seulement des ractifs esttransforme en produits.

l'quilibre, la vitesse de transformation des ractifs en produitsest gale la vitesse de transformation des produits en ractifs.


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A.Bailal 61

Au niveau macroscopique , tout semble stable et immobile et il n'y aaucun changement apparent.

Cependant, au niveau microscopique , il s'agit d'un quilibre dynamique .

la concentration des ractifs et des produits ne varie plus l'quilibre.
http://www.toutimages.com/


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A.Bailal 62

3 H2 (g) + N2 (g) 2 NH3 (g)

Synthse de l'ammoniac selon le procd Haber.

CH 3COOH (aq) + H 2O CH 3COO - (aq) + H 3O+(aq)

Le vinaigre, une solution d'acide faible.

AgCl (s) Ag + (aq) + Cl - (aq)

Solution sature de chlorure d'argent.

: r action inverse : r action directe
http://www.toutimages.com/


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Lquilibre chimique stablit lorsque les vitesses des ractionsdirecte et inverse sont gales.

: vitesse de la raction directe : vitesse de la raction inverse


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Lquilibre nest pas un tat statique, mais un tat hautementdynamique.


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Les substances sont toutes ltat gazeux, ou toutes ltat liquide

entirement miscibles, ou encore ltat dissout dans un mme solvant. Exemples :

Gazeux : H2(g) + O2(g) H2O(g) 1000C

Liquide : CH3COOH(l) + C2H5OH(l) CH3COOC2H5 (l) + H2O (l) 25C

Solution: NH 3( aq ) + H 2O( aq ) NH 4+ ( aq ) + OH

--( aq ) 25C


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Le milieu est constitu de gaz et de solides, ou de solides et de liquides,

ou de liquides non miscibles, etc.

Exemples : CaO(solide) + CO2(gaz) CaCO3(solide)
http://www.facebook.com/notes/made-in-tunisia/5058f1af/111330288946287?ref=nf


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Tout ensemble homogne sera dsign par le terme : phase

On caractrisera un quilibre par son nombre de parties homognes ounombres de phases

.

Un mlange de gaz forme toujours une seule phase.

Un mlange de solides forme autant de phases que de solides.


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A.Bailal 68

Soit la raction dquation -bilan T o toutes les espces prsentesconstituent un systme chimique ferm :

1R1 + 2R2 + ... 1P1 + 2P2 + ...

On dfinit le quotient ractionnel

a Pi : activit du produit Pi a Ri : activit du constituant Ri.

avec :


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Considrons la raction :

Lquilibre est dfini par une grandeur thermodynamique appeleconstante dquilibre K donne par la loi daction de masse :

-K dpend uniquement de la temprature

-K est sans units

a q(X) : activit du constituant (X) lquilibre (concentrations et pressions) lquilibre

Exemples :


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VII/ Avancement et bilan de matire.

1 A d l i


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Soit lquation de la raction suivante 1- Avancement de la raction

a 1 A1 + a2 A2 + +ai Ai b1 B1 + b2 B2 + + bk Bk On dfinie lavancement de la raction

n(Bk) - n 0(Bk) =

bk

n(Ai) n0(Ai)= -

a i

n(Bk) = n0(Bk) + bk n(Ai) = n0(Ai) - a i et

Exemple

2/ Ractif limitant


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Une raction chimique est dite totale ou quantitative, lorsquelle sedroule jusqu la disparition dau moins lun des ractifs .

Le ractif limitant est celui qui disparat le premier. ractif existant endfaut .

n0(CH4)/1 = 3/1 = 3mol n0(O2)/2 = 5/2 = 2,5mol et

O2 est le ractif limitant car n0(O2)/2 n0(CH4)/1 max = 2,5mol

3/ Taux davancement dune raction


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quantit de constituant Ri ayant ragit

=quantit initiale

n i(0) n i(t) =

n i(0)

= / max

4/Remarques concernant K


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aA + bB cC + dDSens 1

Sens 2 Supposons la raction totale dans le sens 1 , le ractif A ou B en dfautva totalement disparatre. [A] [B] 0 et K .

Inversement , supposons la raction totale dans le sens 2 , le ractif Cou D en dfaut va totalement disparatre. [C] [D] 0 et K 0.

Plus la valeur de K est leve et plus la raction se fait dans le sens 1 . Plus la valeur de Kest petite et plus la raction se fait dans le sens 2 .

[C]c [D]d K=

[A]a

[B]b


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pKR = - log KR

On considrera une raction comme quasi totale si KR > 10 5 ou pKR < - 5

On considrera quune raction na pratiquement pas lieu et estngligeable si KR 5

Exemple d application :


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On mlange 100 ml de solution 10 -2 mol L-1 dun corps A et20 ml de solution molaire dun corps B.Il se produit une raction conduisant la formation ducompos soluble AB4.On donne pKR = -5 pour cette raction.Calculer les molarits des diverses espces chimiques

l'quilibre. Ecriture et quilibrage de la raction

A(aq) AB4(aq)B(aq) + 41

2

KR =[AB4]

[A] [B]4

n(mol) = C (mol.L -1) V (L)


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A(aq) AB4(aq)4 B(aq)+Etat Initial n 0A=10 -3 n0B=2.10 -2 n0AB4 = 0

Etat Final ( 10 -3- ) ( 2.10 -2- 4 )

n0A= 10 -2 * 100 *10 -3 = 10 -3 mole n0

B = 1 * 20 *10 -3 = 2.10 -2 mole

Expression des concentrations

C (mol.L-1) = n(mol) / V (L)

[A]= ( 10 -3- ) / V

[B] = ( 2.10 -2- 4) / V

[AB4]= / V

Avec V = V total = 120 .10-3 L

K =[AB4]

= / V


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KR[A] [B]4

=(10 -3- ) / V ( 2.10 -2- 4 )4 / V 4

(10 -3- ) ( 2.10 -2- 4 )4 KR =

V4Ici : pKR = -5 soit K R = 10 -pKR = 10 5

C est trs difficile de rsoudre une telle quation.

Simplification du problme


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KR = 105 permet de supposer la raction totale dans le sens 1 .

A AB4 4 B Totale

+

Etat Initial

Etat Final 0 2.10 -2 - 4.10 -3 = 0,016 10 -3

n0A=10 -3 n0B=2.10 -2 n0AB4 = 0 Dfaut Excs

[AB4] = 10-3/120.10 -3 = 8,333.10-3 mol.L-1

[B] = 0,016/120.10-3 = 0,133 mol.L-1

Pour calculer [A] il suffit dutiliser la constante dquilibre


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KR = [AB4]

[A] [B]4 KR [AB4][A] =

[B]4

[A] = 8,333.10-3 / (105. 0,1334 ) = 2,633 10-4 mol/l

5/Prvision de raction


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Exemple : 2 SO 2(g) + O 2(g) 2 SO 3(g) Kc = 0,04Concentrations initiales (mol/L) : 0,100 0,100 0,100.

Q > K c

Q = K c

Q < K c

Q

Q K

Raction vers la gauche : 2 SO 2(g) + O 2(g) 2 SO 3(g) .

K Le mlange est dans un tat dquilibre :2 SO 2(g) + O 2(g) 2 SO 3(g) .

Q K

Raction vers la droite :2 SO 2(g) + O 2(g) 2 SO 3(g) .

Q 0 =

[SO 3(g) ] o 2 =

(0,1) 2

(0,1) 2 (0,1) [SO 2(g) ] o 2 [O 2(g) ] o

= 0,1

6/taux de dissociation


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quantit du ractif dissocie = quantit du ractif en absence de dissociation

0 < a < 1

Exemple : AHaq + H2O A- aq + H3O+aq


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E.I C 0 0Excs

E.F C-x x X

C - C C C

C ( 1 - C C

a AH= x / C x = C a AHnAHdissoci = x

[A-] [H3O+]

[AH]

= C2 a 2 / C ( 1 -a ) = Ca 2 / ( 1 - a )

K ( 1-a )= Ca 2 K - Ka = Ca 2 Ca 2 + Ka - K = 0

K =


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