FORMULES DE CHIMIE

CONCENTRATION : C = n / V

( n : nombre de moles en solution dans un volume V ( mol.L-1 ). )

MASSE VOLUMIQUE : ρ = m / V.

( m : masse d'un volume V d'une substance ( kg.m-3 ) )

QUANTITÉ DE MATIÈRE : n = m / M.

( n : nombre de moles ( en mol ) d'atomes, de molécules, d'ions ( ou d'autres entités élémentaires ) dans une masse m ( en g ) de ces entités ; m ( en g ) de ces entités ; M : masse molaire ( en g.mol-1 ) de l'atome, de la molécule, de l'ion... ) )

LOI DES GAZ PARFAITS : p.V = n.R.T.

( n : quantité de matière ( mol ) ; V : volume occupé par le gaz ( m3 ) ; P : pression du gaz ( Pa ) ; R = 8,314 J.mol-1.K-1 ; T : température ( K ) )

VOLUME MOLAIRE D'UN GAZ PARFAIT : p.Vm = R.T.

> Le volume molaire d'un gaz est le volume occupé par une mole de gaz sous une pression p, à une température T.

( Vm = 22,4 L.mol-1 à 0° C sous 1 Atm = 1013 hPa ; Vm = 22,79 L.mol-1 à 0° C sous 1 bar )

RENDEMENT D'UNE RÉACTION : η = mexp / mthéo.

> Le rendement d'une réaction est le rapport entre la masse obtenue expérimentalement et la masse attendue théoriquement.

QUANTITÉ D'ÉLECTRICITÉ : Q.

> Q s'exprime en coulomb ( C ). Un faraday ( F ) correspond à la charge d'une mole d'électrons : 1F = 96 500 C.

CIÉTIQUE CHIMIQUE

FACTEURS CINÉTIQUES : La vitesse d'une réaction est d'autant plus grande que les concentrations des réactifs sont plus importantes ; la température est élevée.

VITESSE VOLUMIQUE À L'INSTANT T1 : v(t1) = 1 / V . ( dx / dt ).

( V : volume de la solution ( en L ), t ( en s ), v ( en mol.L-1.s-1 ) ).

> x(t) avancement de la réaction en fonction du temps.

> La vitesse volumique est proportionnelle à la pente de la tangente ( dx / dt ) à la courbe x = f(t) à l'instant t1.

TEMPS DE DEMI-RÉACTION T1/2 : Le temps de demi-réaction est la durée nécessaire pour que l'avancement parvienne à la moitié de sa valeur finale.

ÉQUILIBRE CHIMIQUE

AVANCEMENT D'UNE RÉACTION : Une transformation chimique n'est pas toujours totale : si aucun des réactif n'a totalement disparu ; si l'avancement final xf est inférieur à l'avancement maximal xmax ; le taux d'avancement ( τ = xf / xmax ) est inférieur à 1.

QUOTIENT DE RÉACTION : Qr = ( [ E]2 / ( [ A ]2 . [ B ]2 ) )

( [ X ] : concentration en mol.L-1 )

> Qr n'a pas d'unité.

> Seules les espèces dissoutes figurent dans l'expression. Qr dépend des conditions initiales et de l'avancement de la réaction. Constante d'équilibre Qr,e = K.

> K ne dépend que de la température.

> Si K >> 1, la réaction directe ( → ) est très favorisée.

CRITÈRE D'ÉVOLUTION :

> Qr,i < K : évolution spontanée dans le sens direct ( → ).

> Qr,i > K : évolution spontanée dans le sens inverse ( ← ).

> Qr,i = K : état d'équilibre.

ACIDE ET BASE

ÉQUILIBRES ACIDO-BASIQUES DANS L'EAU : Les deux équilibres sont simultanées.

> HA + H2O = A- + H30+.

> 2H2O = H3O+ + OH-. ( autoprotolyse de l'eau )

> pH = -log[ H3O+ ] = pKa – log( [ A- ] / [ HA ] ).

> Ka = ( [ A- ] . [ H3O+ ] ) / [ HA ]

> Ke = [ H3O+ ] . [ OH- ] = 10-14.

FAIRE LE PETIT GRAPHIQUE

CH3CO2H/CH3CO2- : pKa = 4,7 ; NH4+ / NH3 : pKa = 9,2.

> En solution aqueuse, un acide est d'autant plus dissocié que son pKa est faible

DOSAGES ACIDO-BASIQUES :

Acide 1 + Base 2 = Base 1 + Acide 2

> K = ( [ Base 1 ] . [ Acide 2 ] ) / ( [ Acide 1 ] . ( [ Base 2 ] )

> K = Ka1 / Ka2. Si K >> 1, le taux d'avancement final est proche de 1.

FAIRE LE SCHÉMA ET LE GRAPHIQUE

> À l'équivalence : ca . Va = cb . Vb.

> Utilisation d'indicateurs colorés :

1 : Acide fort-base forte : bleu de bromothymol.

2 : Acide faible-base forte : phénolphtaléine.

3 : Acide fort-base faible : hélianthine.

PILES

CONSTITUTION : Une pile est formée de deux demi-piles reliées par un pont salin ou séparées par une paroi poreuse.

FAIRE LE SCHÉMA.

SCHÉMA CONVENTIONNEL : (-) Zn(s) l Zn2+(aq) l l Cu2+(aq) l Cu(s) (+)

ÉQUATIONS AUX ÉLECTRODES :

> Pôle (+) : cathode → réduction. ( mnémotechnique : deux consonnes )

> Cu2+(aq) + 2e- = Cu(s).

> Pôle (-) : anode → oxydation. ( mnémotechnique : deux voyelles )

> Zn(s) = Zn2+(aq) + 2e-.

Pour un avancement x = 1 mol, il y a deux moles d'électrons échangées. La réaction est totale dans le sens direct.

QUANTITÉ DE MATIÈRE ET INTENSITÉ DU COURANT : Q = I.t.

> ( I en ampère ( A ) ; t en seconde ( s ) ; Q en coulomb ( C ) )

> 1 Faraday ( F ) = 96 500 C : charge d'une mole d'électrons.

> Avancement de la réaction : x = Q / 2F = ( I.t ) / 2F.

ÉLECTROLYSE

SCHÉMA D'UNE ÉLECTROLYSE : L'électrolyse est une transformation chimique forcée. Le générateur impose le sens du courant.

FAIRE LE SCHÉMA

ÉLECTRODE

RÉACTION

ANODE

Reliée à la borne (+) du générateur.

Oxydation : 2Cl- = Cl2 + 2e-.

CATHODE

Reliée à la borne (-) du générateur.

Réduction : Cu2+ + 2e- = Cu.

RÉACTION BILAN

2Cl- + Cu2+ = Cl2 + Cu.

2F échangés pour Δx = 1 mol.

QUANTITÉ D'ÉLECTRICITÉ NÉCESSAIRE.

> Q = I.Δt = F.z.x.

( F = 96 500 C ; x : avancement de la réaction bilan ; z : nombre d'électrons échangés pour Δx = 1 mol ; Δt : durée de l'électrolyse ( en s ) ; I : intensité du courant ( en A ).

FONCTIONS ORGANIQUES OXYGÉNÉES

ALCOOL

R-O-H

- Se transforme en ester.

ACIDE CARBOXYLIQUE

- Acide.

- Donne des esters et des anhydrides.

ESTER

- S'hydrolyse en milieu acide.

- Se saponifie en milieu basique.

ANHYDRIDE D'ACIDE

- Forme des esters avec les alcools.

- S'hydrolyse dans l'eau en donnant un acide carboxylique.

SAVON

- Base.

- Forme des micelles si la chaîne carbonnée R est longue.

ESTÉRIFICATION, HYDROLYSE, SAPONIFICATION

ESTÉRIFICATION : R-CO2H + R' = R-CO2-R' + H2O

( acide carboxylique + alcool = ester + eau )

HYDROLYSE : R-CO2-R' + H2O = R-CO2H + R'-OH

SAPONIFICATION : R-CO2-R' + OH- = R-CO2- + R'-OH

( ester + ion hydroxyde = ion carboxylate + alcool )

CINÉTIQUE

ÉQUILIBRE

COMMENTAIRES

ESTHÉRIFICATION

Réaction lente catalysée par H+.

Réaction limitée

Équilibre modifié par :

- un excès de l'un des réactifs.

- en distillant un des produits.

HYDROLYSE

Réaction lente catalysée par H+.

Réaction limitée

SAPONIFICATION

OH- n'est pas un catalyseur.

Réaction totale

Préparation des savons à partir d'esters dont les chaînes carbonées sont longues et non ramifiées.

CATALYSEUR : Un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse de réaction sans apparaître dans l'équation de la réaction.

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