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Fiche de physique






I. Masse volumique

Définition :
La masse volumique d'un corps de masse m et de volume v est \mu = \dfrac{\text{m}}{\text{v}}.

Unités S.I : m est en kg ; v est en m3 ; µ est en kg.m-3.

II. Densité

Définition :
La densité d d'un corps est le rapport entre la masse volumique \rho de ce corps et la masse volumique \rho_{o} du corps de comparaison pris dans les mêmes conditions.
d = \dfrac{\rho}{\rho_{o}}

Le corps de comparaison est
   * l'eau pour les solides et les liquides
   * l'air pour les gaz.

Unités : \rho est en kg.m-3 ; \rho_{o} est en kg.m-3 ; d est sans unité.

III. Loi des gaz parfaits

Énoncé :
Si la température et la pression ne sont pas trop élevées, un gaz peut être considéré comme parfait.
Sa quantité de matière n, sa pression p, sa température T et son volume V sont liés par la relation
pV = nRT
si R est la constante des gaz parfaits.

Unités : p est en Pa ; V est en m3 ; T est en K (kelvin) ; alors R = 8,314 (S.I).

Remarque : dans les mêmes conditions, le volume molaire Vm est le même pour tous les gaz.

Exemples :
* Dans les conditions normales (po = 1 atm ; to = 0°C d'où po = 101 300 Pa , To = 273 K), Vmo = 22,4 L/mol.
* Dans les conditions habituelles (p = 1 atm, t = 20°C), Vm = 24,0 L/mol.

IV. Concentration molaire d'une solution

Définition :
Si on dissout n(soluté) mol de soluté dans l'eau pour faire un volume v de solution, alors la concentration molaire de la solution est :
\text{c} = \dfrac{\text{n}_{\text{(soluté)}}}{\text{v}}


Unités :
* usuelles : n(soluté) est en mol ; v est en L ; c est en mol/L
* S.I : n(soluté) est en mol ; v est en m3 ; c est en mol.m-3.

V. Concentration molaire d'une espèce X présente en solution

Définition :
Si le volume v d'une solution contient n(X) mol de l'espèce X, alors la concentration molaire de X dans cette solution est :
\text{[X]} = \dfrac{\text{n(X)}}{\text{v}}


Unités :
* usuelles : n(X) est en mol ; v est en L ; [X] est en mol/L
* S.I : n(X) est en mol ; v est en m3 ; [X] est en mol.m-3.

VI. Concentration massique ou titre massique d'une espèce X présente en solution

Définition :
Si le volume v d'une solution contient la masse m(X) de l'espèce X, alors la concentration massique ou titre massique de X dans cette solution est :
\text{t(X)} = \dfrac{\text{m(X)}}{\text{v}}


Unités :
* usuelles : m(X) est en g ; v est en L ; t(X) est en g/L.
* S.I : m(X) est en kg ; v est en m3 ; t(X) est en kg.m-3.

Remarque : \text{t(X)} =\dfrac{\text{m(X)}}{\text{v}}, mais par définition \text{m(X)} = \text{n(X)}.\text{M(X)} donc \text{t(X)} = \dfrac{\text{n(X).M(X)}}{\text{v}}
mais \dfrac{\text{n(X)}}{\text{v}} = \text{[X]}
donc
\text{t(X)} = \text{[X]}.\text{M(X)}


VII. Concentration massique ou titre massique d'une solution

Définition :
Si on dissout une masse m(soluté) de soluté dans l'eau pour faire un volume v de solution, alors la concentration massique ou le titre massique de cette solution est :
\text{t} = \dfrac{\text{m}_{\text{(soluté)}}}{\text{v}}


Unités :
* usuelles : m(soluté) est en g ; v est en L ; t est en g/L
* S.I : m(soluté) est en kg ; v est en m3 ; t est en kg.m-3.

Remarque : on a aussi \text{t} = \text{C}.\text{M}_{\text{(soluté)}}.

VIII. Conductance d'une solution ionique diluée

Définition :
La conductance G d'une portion de solution est l'inverse de la résistance R.

Rappels de chimie pour les terminales : image 3

La conductance de la portion de solution ionique entre les électrodes A et B est \text{G} = \dfrac{\text{I}}{\text{U}_{\text{AB}}} .

Unités S.I : I est en A ; UAB est en V ; G est en siemens (S).

Remarque : l'expression de la loi d'Ohm pour la portion de solution entre les électrodes A et B est UAB = R.I ou I = G.UAB.

Expression :
La conductance de la portion d'une solution ionique entre deux électrodes parallèles, de surface S et distantes de L est
\text{G} = \sigma.\dfrac{\text{S}}{\text{L}}

si \sigma est la conductivité de la solution.

Unités S.I : G est en S ; S est en m2 ; L est en m ; \sigma est en S.m-1.

IX. Conductivité d'une solution ionique diluée

Définition :
La conductivité d'une solution de la nature des ions Xi présents dans cette solution et de leur concentration molaire [Xi] :
\sigma = \sum\lambda i.Xi

si \lambdai est la conductivité molaire ionique de l'ion Xi.

Unités S.I : \sigma est en S.m-1 ; [Xi] est en mol.m-3 ; \lambda i est en S.m2.mol-1.

X. Dosage ou titrage

* Titrer ou doser une espèce chimique dans une solution : c'est déterminer sa concentration molaire dans cette solution.
L'équivalence est atteinte quand les réactifs de la réaction du dosage ont été introduits dans des proportions stœchiométriques.


* À l'équivalence, le réactif titrant et le réactif titré ont entièrement réagi.

Rappels de chimie pour les terminales : image 4

Exemples :
     * dosage conductimétrique (de l'ion Ag+ par l'ion Cl-).
     * dosage colorimétrique à l'aide d'un indicateur coloré.
     * dosage pH-métrique à l'aide d'une sonde à pH.
     * dosage potentiométrique (hors programme en théorie).

XI. Réaction chimique et avancement

* L'avancement de la réaction, noté x, exprimé en mol, permet de suivre l'évolution des quantités de matières des réactifs et des produits au cours de la transformation chimique.
* Pour une équation chimique du type \alpha.A + \beta.B fleche \gamma.C + \delta.D
si l'avancement de la réaction est x, c'est que les quantités \alpha.x de réactif A et \beta.x de réactif B ont été consommés.
Simultanément, les quantités \gamma.x du produit C et \delta.x du produit D ont été formés.
* Tableau descriptif du système chimique en évolution :
     * un état initial (à t = 0s) : l'avancement de la réaction est nul.
     * un état intermédiaire (à t) : l'avancement de la réaction est x.
     * un état final (à t = tf) : l'avancement de la réaction est xf.

Attention : l'état maximal (x = xmax) n'est jamais atteint ! C'est un état théorique qui permet de déterminer le ou les réactif(s) limitant(s).



XII. Réactions d'oxydoréduction

Rappels :
* Un oxydant est une expèce chimique capable de capter 1, 2 ou 3 électrons (e-).
* Un réducteur est une espèce chimique capable de céder 1, 2 ou 3 e-.

* Une oxydation est une perte d'e-.
* Une réduction est un gain d'e-.

* Un couple oxydant/réducteur, noté Ox/Red, est constitué de deux expèces chimiques conjuguées qui échangent des e- selon la demi-équation électronique :
Ox + n e- = Red


* Une réaction d'oxydoréduction est un transfert d'e- du réducteur d'un couple vers l'oxydant d'un autre couple.


Rappels de chimie pour les terminales : image 2



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