Fiche de physique - chimie

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RAPPELS DE CHIMIE

Cette fiche est une synthèse des principales notions à connaître des programmes de seconde et première, avant d'attaquer le programme de la classe de terminale. En cas de besoin, ne pas hésiter à revenir aux fiches de seconde et de première également disponibles sur le site !

I. Masse volumique

Définition :

La masse volumique d'un corps de masse $m$ et de volume $V$ est :

$\boxed{\mu = \dfrac{\text{m}}{\text{V}}}$

Unités : 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 :

$\boxed{d = \dfrac{\rho}{\rho_{o}}}$
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 :

$\boxed{P \times V = n \times R \times T}$
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 $V_m$ est le même pour tous les gaz.

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

IV. Concentration en quantité de matière d'une solution

Définition :

Si on dissout $\text{n}_{\text{(soluté)}}$ mol de soluté dans l'eau pour faire un volume $V$ de solution, alors la concentration en quantité de matière (ou molaire) de la solution est :

$\boxed{\text{C} = \dfrac{\text{n}_{\text{(soluté)}}}{\text{V}}}$

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 en quantité de matière 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 en quantité de matière (ou molaire) de X dans cette solution est :

$\boxed{\text{[X]} = \dfrac{\text{n(X)}}{\text{v}}}$

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 en masse 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 en masse (ou titre massique) de X dans cette solution est :

$\boxed{\text{t(X)} = \dfrac{\text{m(X)}}{\text{V}}}$

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 $\text{m(X)} = \text{n(X)} \times \text{M(X)}$ donc $\text{t(X)} = \dfrac{\text{n(X) \times M(X)}}{\text{V}}$
mais $\dfrac{\text{n(X)}}{\text{V}} = \text{[X]}$
donc :

$\boxed{\text{t(X)} = \text{[X]} \times \text{M(X)}}$

VII. Concentration en masse d'une solution

Définition :

Si on dissout une masse $\text{(soluté)}}$ de soluté dans l'eau pour faire un volume $V$ de solution, alors la concentration en masse (ou titre massique) de cette solution est :

$\boxed{\text{t} = \dfrac{\text{m}_{\text{(soluté)}}}{\text{V}}}$

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 $\boxed{\text{t} = \text{C} \times \text{M}_{\text{(soluté)}}}$ .

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

Propriété :

La conductance de la portion de solution ionique entre les électrodes A et B est :

$\boxed{\text{G} = \dfrac{\text{I}}{\text{U}_{\text{AB}}}}$

Unités : I est en A ; U_AB 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 U_AB = R.I ou I = G.U_AB.

Expression :

La conductance de la portion d'une solution ionique entre deux électrodes parallèles, de surface $S$ et distantes de $L$ est :

$\boxed{\text{G} = \sigma \times \dfrac{\text{S}}{\text{L}}}$
si $\sigma$ est la conductivité de la solution.

Unités : 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 $[X_i]$ :

$\boxed{\sigma = \sum\lambda _i \times X_i}$ si $\lambda _i$ est la conductivité molaire ionique de l'ion $X_i$ .

Unités : $\sigma$ est en S.m^-1 ; $[X_i]$ 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.

Définition :

L'équivalence est atteinte quand les réactifs de la réaction du dosage ont été introduits dans des proportions stoechiométriques.

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).

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 $\gamma$ .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.

Propriété :

Attention : l'état maximal (x = x_max) n'est pas systématiquement 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.

Publié par T_P / mise à jour par gbm le 16-04-2021

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II. Densité

III. Loi des gaz parfaits

IV. Concentration en quantité de matière d'une solution

V. Concentration en quantité de matière d'une espèce X présente en solution

VI. Concentration en masse d'une espèce X présente en solution

VII. Concentration en masse d'une solution

VIII. Conductance d'une solution ionique diluée

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