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8/14/2019 Chimie en Seconde
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2010
M. Serigne Abdou Wahab DIOP
LYCEE SEYDINA LIMAMOU LAYE
COURS DE CHIMIE 2S
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2 COURS DE CHIMIE 2S
Table des matiresMlanges et corps purs ................................................................................................................... 5
I. tats physiques et changement dtat ........................................................................................ 5
1. tats physiques de la matire .................................................................................................. 5
2. Tableau rcapitulatif des proprits des tats de la matire .................................................. 6
3. Changement dtats physiques ............................................................................................... 6
4. Transformation de la matire .................................................................................................. 7
a. Phnomne physique ............................................................................................................... 7
b. Phnomne chimique .............................................................................................................. 7
II. Mlanges ..................................................................................................................................... 7
1. Dfinition ................................................................................................................................. 7
2. Mlange homogne ................................................................................................................. 7
3. Mlange htrogne ............................................................................................................... 7
4. Mthodes de sparation dun mlange ................................................................................... 7
III. Corps purs .............................................................................................................................. 10
1. Dfinition ................................................................................................................................... 10
2. Critres de puret ...................................................................................................................... 10
IV. Analyse et synthse de leau ................................................................................................. 10
1. Analyse de leau ......................................................................................................................... 102. Synthse de leau ....................................................................................................................... 11
Atomes- lments- classification priodique ................................................................................. 13
I. lment chimique ...................................................................................................................... 13
1. Action entre le mtal cuivre et l'acide nitrique ..................................................................... 13
2. Symbole d'un lment chimique ........................................................................................... 13
II. Atomes ...................................................................................................................................... 14
1. Historique: ............................................................................................................................. 14
2. Dimensions de l'atome .......................................................................................................... 14
3. Les constituants de l'atome ................................................................................................... 14
4. Masse de l'atome .................................................................................................................. 15
5. Ions ........................................................................................................................................ 16
III. Classification priodique des lments ................................................................................. 16
1. Structure lectronique .......................................................................................................... 16
2. Reprsentation de Lewis ....................................................................................................... 18
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IV. Tableau de classification ....................................................................................................... 19
1. Classification historique de Mendeleev. .............................................................................. 19
2. Classification moderne. ......................................................................................................... 19
3. Utilisation de la classification priodique. ............................................................................ 20
Liaisons chimiques ........................................................................................................................ 22
I. Liaison de covalence .................................................................................................................. 22
1. Dfinition ............................................................................................................................... 22
2. Molcule ................................................................................................................................ 22
3. Valence d un lment ........................................................................................................... 22
4. Reprsentation de Lewis d une molcule ............................................................................. 23
II. Structure de quelques molcules .............................................................................................. 23
1. Formule brute ........................................................................................................................ 23
2. Structures et gomtrie de quelques molcules .................................................................. 23
3. Formule dveloppe ............................................................................................................. 24
4. Formule semi-dveloppe ..................................................................................................... 25
5. Liaison de covalence polarise .............................................................................................. 25
III. Liaison ionique ....................................................................................................................... 25
1. Dfinition ............................................................................................................................... 25
2. Structure du chlorure de sodium .......................................................................................... 263. Formule statistique et formule ionique ................................................................................ 26
4. Nomenclature de quelques ions ........................................................................................... 26
Mole et grandeurs molaires .......................................................................................................... 28
I. La mole ...................................................................................................................................... 28
1. Dfinition de la mole ............................................................................................................. 28
2. La constante dAvogadro: Am dao 1776-1856) ................................................................... 28
3. Relation entre le nombre dindividus et la quantit de matire ........................................... 28II. Les masses molaires .................................................................................................................. 29
1. Dfinition gnrale ................................................................................................................ 29
2. Dtermination des masses molaires ..................................................................................... 29
3. Masse molaire moyenne ....................................................................................................... 30
4. Relation entre masse et quantit de matire ....................................................................... 30
III. Volume molaire. .................................................................................................................... 31
1. Dfinition ............................................................................................................................... 31
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2. Notion de temprature ......................................................................................................... 31
3. Notion de pression ................................................................................................................ 31
4. quation dtat du gaz parfait ............................................................................................... 31
5. Loi dAvogadro-Ampre. ....................................................................................................... 32
6. Volume molaire ..................................................................................................................... 32
7. Relation entre volume molaire et quantit de matire. ....................................................... 32
IV. Densit d un gaz par rapport l air ....................................................................................... 32
Raction chimique quation bilan .............................................................................................. 35
I. Notion de raction chimique ..................................................................................................... 35
1. Exemples de ractions chimiques ......................................................................................... 35
2. Dfinitions ............................................................................................................................. 36
3. Types de raction chimique .................................................................................................. 36
4. Interprtation microscopique d une raction chimique ....................................................... 36
II. Reprsentation dune raction chimique par une quation -bilan ............................................ 37
1. quation-bilan dune raction chimique ............................................................................... 37
2. Conservation de la masse au cours dune raction chimique ............................................... 37
3. quilibrage d une quation-bilan dune raction chimique .................................................. 37
4. Double significations de lquation-bilan dune raction chimique ..................................... 38
III. Application : Rsolution de problmes de chimie ................................................................. 381. Cas o les ractifs sont mlangs dans les proportions stchiomtriques ......................... 38
2. Cas o lun des ractifs est en excs ..................................................................................... 39
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5Mlanges et corps purs
Mlanges et corps pursI. tats physiques et changement dtat
1. tats physiques de la matire La matire (substance, ralit constitutive des corps, doue de proprits physiques ) se prsente dansla nature sous trois tats physiques diffrents : tat solide, liquide et gazeux.
- les solides : ils prsentent une consistance relativement ferme et ont une forme propre. Lessolides sont composs de particules serres (lies) les unes contre les autres et accrochesensembles. L tat physique solide est ordonn et compact.Exemples : bois, rgle, glace etc.
- Les liquides : ils coulent et prennent la forme du rcipient qui les contient : ils nont pas de forme
propre. La surface dun liquide au repos (immobile) est plane et horizontale. Les particules sonttasses, mais elles peuvent glisser les unes des autres, car elles ne sont pas attaches. L tat estdsordonn mais compact . Les particules sont faiblement lies. Exemples : eau, huile, mercure,boisson etc.
- Les gaz : lair qui nous entoure est un gaz. Un gaz schappe dun rcipient ouvert et occupe toutle volume qui lui est offert. Les particules sont peu nombreuses, libres, en mouvement rapide etdsordonn. L tat est dsordonn et diffus. Particules non lies trs loignes.
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2. Tableau rcapitulatif des proprits des tats de la matire
3. Changement dtats physiques
a) DfinitionLe passage dun tat physique donn un autre tat physique est appel : changement dtat.
b) Diagramme de changement dtat
Solide
Li uide
Gaz
SolidificationFusion
VaporisationLiqufaction
Sublimation
Condensation solide
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7Mlanges et corps purs
Remarque : un changement dtat physique seffectue toujours une temprature constante sousune pression donne.
4. Transformation de la matire
a.
Phnomne physiqueUn phnomne physique est une transformation au cours de laquelle la nature de la matire nestpas altre ( dtruite, fausse, dnature ).
Exemples : fusion de la glace, dilatation dun mercure dans un thermomtre, la rose
b. Phnomne chimiqueUn phnomne chimique est une transformation au cours de laquelle la nature de la matire estaltre.
Exemples : feuille de papier brle, combustion ( fait, pour un combustible, de s'unir un comburant
(souvent l'oxygne) en dgageant de la chaleur ) dune bougie
II. Mlanges
1. Dfinition Un mlange est un ensemble de deux ou plusieurs substances dont chacun garde ces mmesproprits physico-chimiques.
Exemple: jus dorange, eau-huile; sable- sucre
2. Mlange homogne
Un mlange homogne est un mlange dans lequel on ne peut pas distinguer lil nu ses diffrentsconstituants.
Exemples : eau sale (loin des conditions de saturation ) ; lair (21% doxygne, 78% dazote et 1% degaz rares )
3. Mlange htrogne Un mlange est htrogne lorsque lil nu on peut distinguer ses diffrents constituants.
Exemples : sable + sucre ; huile + eau; jus dorange avec pulpe
4. Mthodes de sparation dun mlange a) La dcantation
La dcantation est une mthode de sparation liquide-solide base sur la diffrence de densits descorps. Elle consiste laisser le mlange au repos, les particules solides lourdes se dposentlentement au fond. En versant (transvaser) avec prcaution, on peut sparer le liquide de cesparticules.
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8 COURS DE CHIMIE 2S
Exemple: dcantation d un jus d orange avec pulpe
Remarques : leau dcante est un mlange htrogne non pur car elle contientdes particules lgres.
NB: On peut faire la dcantation en utilisant une ampoule dcanter lorsqu onveut sparer deux liquides non miscibles ou plusieurs liquides dans des phasesdiffrentes (voir schma).
b) La filtrationLa filtration est une mthode de sparation base sur la diffrence de la grosseur des particules. Elleconsiste verser le mlange liquide (eau dcante) dans un filtre en papier plac sur un entonnoir.On recueille, aprs traverse du filtre, un liquide limpide: cest le filtrat .
Exemple: filtration d un jus d orange pour enlever la pulpe
Remarque : le filtrat est un mlange homogne non pur car il contient des particules finementdivises.
c) vaporationLvaporation est un processus physique de transformation dun liquide en gaz. On peut vaporerleau contenue dans le jus dorange par chauffage afin de rcuprer le sirop dorange.
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9Mlanges et corps purs
d) La distillationLa distillation est une mthode de sparation base sur la diffrence de tempratures dbullition(temprature laquelle bout un corps) des diffrents constituants. Elle consiste chauffer lemlange homogne jusqu lbullition dans un ballon. La vapeur obtenue est conduite dans un
rfrigrant (refroidi par un courant deau) o elle se liqufie. Le liquide recueilli la sortie durfrigrant est appel distillat.
Remarque : seul le corps dont on atteint sa temprature dbullition est recueilli : ce corps est pur.La distillation nest possible que lorsque les corps ont des diffrences de temprature dbullitionsuprieures o gale 3C.
e) La conglationCest une mthode base sur la diffrence de temprature de cristallisation (temprature laquelleun corps se congle). Le corps dont sa temprature dbullition est plus grande est rcupr lepremier sous forme de cristaux.
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10 COURS DE CHIMIE 2S
III. Corps purs
1. DfinitionUn corps pur est un corps quon ne peut pas fractionner par une quelconque mthode desparation ; c'est-- dire toutes les parties dun corps pur sont identiques.
2. Critres de puret- un corps pur une masse volumique constante (
v
m) : eau = 1 kg/L ; Fer = 7,8 kg/L
- un corps pur a une temprature de cristallisation constante : c(eau) = 0C ; c(Or) = 1068C.
- un corps pur a une temprature dbullition constante : e(eau) = 100C ; e(benzne) = 80C.
IV. Analyse et synthse de leau
1. Analysede leau
a) DfinitionAnalyser un corps revient chercher ses constituants par une mthode approprie.
b) Dispositif exprimentalUn lectrolyseur contenant une solution sode (eau + soude) est reli aux bornes dun gnrateur.Ds quon ferme le circuit, des bulles de gaz se dgagent aux lectrodes et montent dans lesprouvettes.
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11Mlanges et corps purs
- A la cathode ; llectrode reli au ple ngatif : il se dgage qui gaz qui brle avec une faibledtonation ou explosion : cest le dihydrogne.
- A lanode ; llectrode reli au ple positif : il se dgage un gaz qui entretient la combustion.
- Le volume de dihydrogne est le double du volume de dioxygne : VH = 2 VO
Conclusion : llment hydrogne et llment oxygne sont deux constituants de leau.
Relation importante : eau dihydrogne + dioxygne
18 g 2 g 16 g
2. Synthse de leau
a) DfinitionFaire la synthse de leau cest reconstitu lea u partir de ses diffrents constituants ; soit partirdautre corps.
b) Dispositif exprimental
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13Atomes- lments- classification priodique
Atomes- lments- classificationpriodique
I. lment chimique
1. Action entre le mtal cuivre et l'acide nitrique
a) Exprience
b) Observations et constatations exprimentales - on observe un dgagement de vapeurs rousses: le dioxyde d'azote ( attention : gaz roux, nocif et
irritant)
- disparition du mtal cuivre au bout de quelques secondes
- la fin de la transformation, ajoutons de l'eau dans le verre: la solution initiale verte devientbleue (prsence de cuivre II)
- plongeons dans la solution bleue un clou en fer dcap: un dpt jaune- rostre se forme, c'est lecuivre mtal.
c) Conclusion Lors de l'action de l'acide nitrique sur le cuivre mtal, nous dirons que l'lment cuivre s'estconserv. Cet lment cuivre existe sous la forme mtal et de cuivre II prsent dans la solution. Demme l'lment oxygne est commun au dioxygne, l'ozone l'eau et beaucoup d'autre corps.
d) Dfinition d'un lment chimie Un lment chimique est un corps qui est commun plusieurs substances chimiques pures.
2. Symbole d'un lment chimiquePour faciliter l'criture des lments chimiques, les chimistes conviennent de les reprsenter pardes symboles internationaux.
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14 COURS DE CHIMIE 2S
1e convention: on reprsente l'lment chimique par la premire lettre en majuscule de leur nomen franais, latin ou trangers.
Exemples: carbone (C), hydrogne (H), oxygne (O), phosphore (P), azote: nitrogne (N), potassium:kalium (K), fluor (F), Bore (B).
2me convention: si plusieurs lments chimiques ont leur nom qui commence par la mme lettre,on adjoint la premire lettre en majuscule une seconde lettre en minuscule 1.
Exemples: calcium (Ca), brome (Br), fer (Fe), sodium: natrium (Na), cuivre (Cu), chlore (Cl).
II. Atomes
1. Historique:Au 5e sicle avant J.C le grec Dmocrite avait fait l'hypothse que la matire est divisible au-del deses possibilits de division. Mais il existe une limite au-del de laquelle la matire est indivisible.
C'est essentiellement Dalton qui, au dbut du 19 e sicle explique que la matire est forme departicules minuscules et indivisibles qu'il appela atome (du mot grec atomos).
2. Dimensions de l'atomeL'atome est reprsent par une sphre infiniment petite. Le diamtre de l'atome est de l'ordre duAngstrom (symbole: A). 1 A = 10-10 m
La masse de l'atome est de l'ordre de 10 -26 kg.
3. Les constituants de l'atomeL'atome est constitu d'un noyau charg positivement et d'lectrons chargs ngativement enmouvement autour du noyau. L'atome est lectriquement neutre.
a) Le noyau atomique
Les nuclonsLes particules contenues dans le noyau atomique portent le nom de nuclons. Les nuclons sont lesprotons et les neutrons .
Particules Symbole Charge Masse
Proton p +emp=mn=1,67.10-27kg
Neutre n 0 (neutre)
e est la charge lmentaire, sa valeur vaut 1,6.10 -10 C. Lunit de la charge est le coulomb.
Les nombres Z et ALe noyau d'un atome est caractris par un nombre de charge Z et un nombre de masse A.
1(Sauf exceptions ! Z=104, 105 )
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15Atomes- lments- classification priodique
- le nombre de charge (ou numro atomique) Z est le nombre de protons dans le noyauatomique.
- Le nombre de masse A est le nombre de nuclons (protons et neutrons) dans le noyauatomique.
Le nombre N de neutrons dans le noyau est N = A Z.
Exemple: le noyau d'un atome de cuivre est caractris par les valeurs Z = 29 et A = 63, contient 29protons et N = 63 29 = 34 neutrons.
b) Reprsentation d'un noyau Le noyau d'un lment X est reprsent sous la forme symbolique:
Exemple: le noyau de cuivre est reprsent comme suit: Cu6329
c) Notion d'isotopie On appelle isotope des atomes d'un mme lment qui ne diffrent que par le nombre de neutronscontenu dans le noyau.
Exemple: H11 , H2
1 et H3
1 sont des isotopes d'un mme lment l'hydrogne.
d) Les lectrons dans l'atome Les lectrons du cortge lectronique sont en mouvement rapide autour du noyau et il n'est paspossible de les localiser dans l'espace ou sur une trajectoire.
Les caractristiques de l'lectron
Nom Symbole Charge Masse
lectron e- -e me- = 9,1.1.-31Kg
ConsquenceL'atome est lectriquement neutre: la charge +Ze du noyau (Z protons de charge +e) est compensepar la charge Ze (Z lectrons de charge e) du cortge lectronique; celui ci comporte donc Z
lectrons.Remarque: le nombre de charge (ou numro atomique) Z reprsente aussi le nombre d'lectrons del'atome.
4. Masse de l'atomeLa masse M de l'atome est donne par la relation suivante:
M = mnoyau + mdes lectrons = Amn + Zme-
X AZ
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16 COURS DE CHIMIE 2S
L'lectron est une particule charge d'lectricit ngative; sa masse est environ; sa masse estenviron 1836 fois plus petite que celle d'un nuclon. On peut dire que la masse de l'atome estpratiquement concentre dans son noyau puisque la masse du cortge ou nuage lectronique estngligeable devant celle des nuclons.
On peut rcrire la formule ci-dessus par la relation suivante:
M=Amn
Par comparaison, si un lectron se trouve sur la priphrie du stade de l'amiti le noyaucorrespondrait une tte dpingle situe au centre du stade ! Et entre les deux, cest le vide ! C'est
la structure lacunaire de l'atome.
5. IonsUn ion est un atome qui a perdu ou gagn un ou des lectrons.
- si l'atome gagne un ou plusieurs lectrons, il se transforme en ion ngatif appel anion.
Exemple: l'oxygne O gagne deux lectrons et se transforme en ion O 2-
- si l'atome perd un ou plusieurs lectrons, il se transforme en ion positif appel cation.
Exemple: le sodium Na perd un lectron et se transforme en ion Na +
Application:
Indiquer le nombre protons, neutrons et d'lectrons prsents dans les entits suivantes:
Nom Symbole Nombre deprotons
Nombres deneutrons
Nombresdlectrons
147
Na2311
216
8 O
III. Classification priodique des lments
1. Structure lectronique
a) Couche lectronique Les lectrons d'un atome se rpartissent en couches, encore appeles niveaux d'nergie. Chaquecouche est caractrise par un nombre entier positif n, appel nombre quantique principal.
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17Atomes- lments- classification priodique
Pauli (Wolfgang), physicienamricain d'origine autrichienne(Vienne 1900 - Zurich 1958),prix Nobel en 1945 pour sestravaux sur les lectrons desatomes. Il mit l'hypothse, en1931, de l'existence duneutrino.
Valeur du nombre quantique Dsignation de la couche
1 K
2 L
3 M
b) Structure lectronique La rpartition des lectrons sur les niveaux obit deux rgles:
Principe de Pauli (Wolfgang):
Chaque niveau ne peut contenir qu'un nombre limitd'lectrons: le nombre maximal d'lectrons pouvant appartenir un niveau caractris par le nombre quantique n est 2n.
Couche K (n = 1) 2 lectrons au maximum
Couche L (n = 1) 8 lectrons au maximum
Couche M (n = 1) 18 lectrons au maximum
Principe de construction:
Les lectrons occupent respectivement les niveaux en commenant par ceux ayant les nombres
quantiques les plus faibles. Des lectrons occupent d'abord le niveau K puis, quand celui-ci estsatur (plein ), d'autres se placent sur le niveau L, etc.
Remarque: l'tat de l'atome obtenu en appliquant le principe de construction est appel tat fondamental (tat le plus stable car possdant un minimum d'nergie; les autres tats sont ditsexcits).
c) Reprsentation de la structure lectronique
Utilisation des cases quantiques- chaque niveau d'nergie comporte un certain nombre de cases: K (1 case), L (4 cases); M (4
cases).
K: L: M:
On se limitera z < 20.
- Chaque case ne peut contenir au maximum que deux lectrons.
Exemple: Donnons la structure lectronique sodium et du chlore.
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18 COURS DE CHIMIE 2S
Utilisation de la formule lectronique- chaque niveau d'nergie est reprsent par sa lettre correspondante, crite entre parenthse;
- le nombre d'lectrons du niveau figure en exposant, en haut droite;
- les niveaux vides ne sont mentionns.
Exemples: H(Z=1): (K)1; Na(Z=11): (K)2(L)8(M)1 ; Cl-(Z=17): (K)2(L)8(M)8; A3+(z=13): (K)2(L)8
2. Reprsentation de LewisLa reprsentation de Lewis a pour but de schmatiser la structure lectronique externe d'un atomeou d'un ion.
- le noyau et les lectrons des couches internes sont reprsents par le symbole de l'lment.
- Les lectrons de la couche externe, figurs par un point s'ils sont clibataires et par un tiret s'ilsforment un doublet, entourent le symbole de l'lment.
- La charge est ventuellement entoure.
Sodium
M .
L : : : :
K :
chlore
M : : : .
L : : : :
K :
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19Atomes- lments- classification priodique
IV. Tableau de classification
1. Classification historique de Mendeleev.
Mendeleev (1834-1907) eut l'ide de classer les lments, connus son poque, en colonnes et en
lignes par ordre de numros atomiques croissants, de telle manire que les lments figurant dansune mme colonne prsentent des proprits chimiques semblables.
2. Classification moderne.
a) Remarques gnrales.
Cette classification comporte 7 lignes (ou priodes) et 18 colonnes. Les lments sont rangs dans chaque ligne par ordre croissant du numro atomique Z . On trouve cette classification complte dans tous les livres de chimie mais nous ne prsentons
ici que l'tude des 18 premiers lments comme la stipule le programme de la classe deseconde.
b) Prsentation d'une case du tableau.
Cette prsentation est classique mais elle offre ce stade du cours trop d'informations. En cequi concerne l'tude du tableau, lesinformations importantes sont: le symbole del'lment et la formule lectronique et plusparticulirement la dernire couche.
c) Prsentation du tableau priodique (rduit aux 18 premiers lments).
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20 COURS DE CHIMIE 2S
d) Caractristiques de cette prsentation.
En examinant la prsentation du tableau priodique propose ci-dessus on peut s'apercevoir que:
Dans une mme ligne (ou priode), les atomes des lments ont le mme nombre de couches
lectroniques occupes . Premire ligne: couche K, deuxime ligne: couche L, troisime ligne:couche M.
Le parcours d'une ligne correspond au remplissage d'une couche lectronique, les couchesinfrieures tant satures.
Dans une mme colonne, les atomes des lments ont le mme nombre d'lectrons dans lacouche externe. Les atomes des lments de la colonne (1) ont 1 lectron sur la coucheexterne , ceux de la colonne (2) en ont 2 sur la couche externe etc...
3. Utilisation de la classification priodique.
a) Familles chimiques.
Les proprits chimiques des atomes des diffrents lments (transformation en ionsmonoatomiques ou capacit tablir une ou plusieurs liaisons covalentes) dpendentessentiellement du nombre d'lectrons prsents dans leur couche externe.
Or les atomes des lments appartenant une mme colonne du tableau priodique possdent justement le mme nombre d'lectrons dans leur couche externe.
On peut donc lgitimement supposer et nous le vrifions dans la ralit que les atomes des lmentsd'une mme colonne ont des proprits trs semblables, mme si elles ne sont pas rigoureusementidentiques. On dit que les lments d'une mme colonne constituent une famille chimique.
Les lments de la premire colonne, note (1),( l'exception de l'hydrogne) constituent la familledes mtaux alcalins.Les lments de la deuxime colonne, note (2), constituent la famille des mtaux alcalino-terreux .Les lments de la dix-septime colonne, note (7) dans la prsentation rduite, constitue la familledes halognes. Les lments de la dix-huitime colonne, note (8) dans la prsentation rduite, constitue la familledes gaz rares (ou gaz inertes).
b) Prvision de la charge d'un ion monoatomique: rgle de l octet Rgle de loctet: Au cours des transformations chimiques, les atomes ragissent pour obtenir unestructure lectronique plus stable que la leur: ils ont tendance dacqurir la structure lectr oniqueparticulirement stable des gaz rares. (Lhydrogne est une exception qui suit la rgle du duet)
La rgle de l'octet permet de prvoir que les atomes des lments de:
la colonne (1) possdent un lectron sur leur couche externe. Ils ont tendance le perdrepour donner un ion portant une charge positive (cation). Exemples: Li+, Na+ etc....
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21Atomes- lments- classification priodique
la colonne (2) possdent deux lectrons sur leur couche externe. Ils ont tendance lesperdre pour donner un ionportant deux charges positives . Exemples: Be2+, Mg2+ etc....
la colonne 13, note (3) dans la prsentation rduite, possdent trois lectrons sur leurcouche externe. Ils ont tendance les perdre pour donner un ion portant trois chargespositives. Exemples: B3+, Al3+etc.
la colonne 17, note (7) dans la prsentation rduite, possdent sept lectrons sur leurcouche externe. Ils ont tendance gagner un lectron pour donner un ion portant unecharge ngative (anion). Exemples: F-, Cl- etc.
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22 COURS DE CHIMIE 2S
N NH Cl
Liaisons chimiquesLes lments chimiques n existent pratiquement pas l tat libre (sauf les gaz rares), mais entrent encombinaison pour former des difices molculaires.
I. Liaison de covalence
1. DfinitionUne liaison de covalence s tablit entre deux atomes par mise en commun de deux de leurs lectronsclibataires de manire former un doublet de liaison.
Exemples:
2. MolculeUne molcule est un difice chimique lectriquement neutre constitu d atomes lis par des liaisons
de covalence.
Exemple: la molcule d thanol.
H C C O
H
H
H
H
H
Remarque :
- la rgle de l octet ou du duet est vrifie pour chacun des atomes qui constituent une molcule.- Le nombre d atomes d une molcule est son atomicit. L atomicit de l thanol est 8
3. Valence d un lmentLa valence d un lment est le nombre de liaisons de covalence qu il peut former. Elle est gale aunombre d lectrons clibataires de sa couche externe.
Atomes Formule de Lewis Valence
Hydrogne 1
Carbone 4
Azote 3
Oxygne 2
Chlore 1
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23Liaisons chimiques
4. Reprsentation de Lewis d une molculeLa reprsentation de Lewis d une molcule est une reprsentation des atomes et de tous lesdoublets d lectrons priphriques liants ou non liants de cette molcule.
Exemples
H C C O
Cl
H
H
H
H
H
O
H
eau
II. Structure de quelques molcules
1. Formule bruteLa formule brute d une molcule est une criture simplifie qui renseigne sur la nature et le nombredes lments qui la composent.
Exemples: eau (H2O); dihydrogne (H2); dioxygne (O2); thanol (C2H6O)
2. Structures et gomtrie de quelques molcules
Nom et formulebrute
Reprsentation desatomes de la molcule
Formation des liaisons
Reprsentation de Lewis de lamolcule
Gomtrie
Dihydrogne
H2H H Linaire
Dichlore
Cl2Cl Cl Linaire
Dioxygne
O2O O Linaire
Chlorured hydrogne
HCl
H Cl Linaire
Eau
H2O H
O
H Triangulaire
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24 COURS DE CHIMIE 2S
Ammoniac
NH3
N
H
H H
N
H
H H
Pyramidale
Mthane
CH4C
H
HH
H
C
H
H
H
H
Ttradrique
thylne
C2H4C C
H
HH
H
Plane
Actylne
C2H2C C HH Linaire
Dioxyde decarbone
CO2
O C O Linaire
Diazote
N2N N Linaire
3. Formule dveloppeLa reprsentation en formule dveloppe d une molcule est une reprsentation de Lewis o lesdoublets liants n'en sont pas reprsents.
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25Liaisons chimiques
Formule brute Reprsentation de Lewis Formule dveloppe
C2H6O
C C OH
H
H H
H
H
C C OH
H
H H
H
H
4. Formule semi-dveloppeLa formule semi-dveloppe est obtenue partir de la formule dveloppe dans laquelle les liaisonsde types X-H (O-H; N-H; C-H; ) ne seront pasreprsentes.
Exemple: la formule semi dveloppe de l thanol est: CH3 CH2 OH
5. Liaison de covalence polariseLlectrongativit est l affinit qu un atome d attirer les lectrons de valence (voir tableau).
Une liaison de covalence est polarise si les atomes qui forment la liaison ont des lectrongativitsdiffrentes
Si les lectrongativits sont diffrentes, la liaison est dite covalente polarise. Si les lectrongativits sont trs voisines, la liaison est dite covalente non polarise.
Remarque : le doublet d lectrons est plus proche de l atome le plus lectrongatif
lectrongativit selon l chelle de Pauli
H 2,2
Li 0,91 Be 1,57 B 2,04 C 2,55 N 3,04 O 3,44 F 3,98
Na 0,93 Mg 1,31 Al 1,61 Si 1,9 P 2,19 S 2,58 Cl 3,16
Le fluor (F) est l lment le plus lectrongatif tandis que le lithium (Li) est trs lectropositif.
III. Liaison ionique
1. DfinitionUne liaison ionique s tablit entre un ion positif et un ion ngatif. Sa cohsion est assure par la force
d attraction lectrique qui lie les deux ions.
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26 COURS DE CHIMIE 2S
2. Structure du chlorure de sodium- Structure du sodium: Na
Na a tendance librer l lectron de sa couche externe pour avoir la structure du Non. Na +
- Structure du chlore: Cl
Le chlore va capter un lectron pour donner l ion Cl-
Le cristal de chlorure de sodium rsulte de l attraction entre l ion Cl - et l ion Na+
3. Formule statistique et formule ioniqueNa+ + Cl- (Na+, Cl-) cristal de chlorure de sodium
Les composs ioniques sont lectriquement neutres
(Na+, Cl-) est la formule ionique du chlorure de sodium
NaCl est la formule statistique du chlorure de sodium
Exemples:
chlorure de magnsium- Formule ionique (Mg2+, 2Cl-)- Formule statistique: MgCl2
Chlorure d aluminium
- Formule ionique (Al3+
, 3Cl-
)- Formule statistique: AlCl3
Oxyde de calcium- Formule ionique (Ca2+, O2-)
- Formule statistique: CaO
4. Nomenclature de quelques ions
CATIONS FORMULES ANIONS FORMULES
ion oxonium H3O + ion hydroxyde OH -
ion cuivrique ou cuivre II Cu 2+ ion nitrate NO 3 -
ion sodium Na + ion iodure I -
ion calcium Ca 2+ ion bromure Br -
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27Liaisons chimiques
ion ferreux ou fer II Fe 2+ ion chlorure Cl -
ion ferrique ou fer III Fe 3+ ion sulfate SO 4 2-
ion argent Ag + ion hydrognosulfate HSO 4 -
ion magnsium Mg 2+ ion carbonate CO 3 2-
ion potassium K + ion hydrognocarbonate HCO 3 -
ion plomb Pb 2+ ion phosphate PO 4 3-
ion ammonium NH4 + ion hydrognophosphate HPO 4
2-
ion zinc Zn 2+ ion dihydrognophosphate H2PO 4 -
ion aluminium Al 3+ ion permanganate MnO 4 -
ion chrome Cr 3+ ion carboxylate R - COO -
ion cobalt II Co 2+ ion dichromate Cr 2O7 2-
ion cobalt III Co 3+ ion sulfure S 2-
ion thiosulfate S 2O3 2-
ion peroxodisulfate S 2O8 2-
ion tetrathionate S 4O6 2-
Exercice d application
Donner les formules statistique et ionique des composs suivants:
- Nitrate de potassium- Phosphate d ammonium- Sulfate de calcium
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28 COURS DE CHIMIE 2S
Mole et grandeurs molairesLes atomes, les molcules, les ions ont des masses beaucoup trop faibles (de lordre de 10 -26g) pourtre mesures laide dune balance. Il a fallu dfinir un nombre de ces entits trs grand afindobtenir des masses de lordre de quelques grammes. Ce nombre est la mole (symbole : mol) et
cest lunit de la quantit de matire.
I. La mole
1. Dfinition de la moleLa mole est la quantit de matire d un systme contenant autant d entits lmentaires qu il y ad atomes dans 12 g de carbone 12.
Lorsqu on emploie la mole, les entits lmentaires doivent tre spcifies. Ils peuvent tre desatomes, de s ions, des molcules, etc.
2. La constante dAvogadro: Am dao 1776-1856)La constante ou nombre d Avogadro not est le nombre d entits chimiques (atomes) contenudans12 g de carbone 12. On montre exprimentalement que =6,02.10 23 mol .
Remarque: on peut calculer la valeur approche de : la masse de l atome de carbone 12 est voisine
la masse de 12 nuclons, soit 1,67.10 -27 kg; d o la valeur approche de
0,01212 1,67 10 27
mol-1
Remarque: A = 6,02.1023 mol-1 correspond 602 mille milliard de milliard dentits par mole.
Exemples:
- une mole d eau contient 6,02.10 23 molcules d eau
- une mole d Na2SO4 contient 6,02.10 23 espces Na2SO4, soit 2 6,02.1023 ions Na+
3. Relation entre le nombre dindividus et la quantit de matireConsidrons un chantillon de matire contenant N individus (entits lmentaires). A chaque foisque l on a 6,02.1023 individus, on dit que l on a une mole. Il y a donc proportionnalit entre lenombre N d individus et la quantit de matire n.
1
nombre d'individus quantit de matireconstante d'Avogadro(sans unit) ( )
(mol )
A
mol
N N n
Application 1
1) Quel est le nombre de moles de molcules d eau contenu dans 12,7.10 24 molcules d eau?
2) Quel est le nombre d i ons chlorure C- contenu dans 1,5 mol de chlorure de fer III?
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29Mole et grandeurs molaires
- n N 12,7.1024
6,02.1023 21,1mol
- le chlorure de fer III: FeC 3 et (Fe3+ + 3C - )
- nombre d ions C -: 3 n 3 1,5 6,02.1023 2,709.1024ions C -
II. Les masses molaires
1. Dfinition gnraleLa masse molaire d une espce est la masse d une mole d entits de cette espce. Elle s exprime eng.mol-1.
2. Dtermination des masses molaires
a. Masse molaire atomiqueLa masse molaire atomique est la masse d une mole d atomes de l espce considre.
Masse molaire approche de quelques lments chimiqueslment chimique X M X (g.mol-1)
Hydrogne H 1Carbone C 12Azote N 14
Oxygne O 16Sodium Na 23
Aluminium A 27
b. Masse molaire molculaireLa masse molaire molculaire est la masse d une mole de molcules de l espce considre. Lamasse molaire molculaire s obtient en faisant la somme des masses molaires atomiques des atomesqui constituent la molcule (en tenant compte des coefficients dans la formule molculaire).
Exemple: M(H2O) 2MH MO 2 1 16 18 gmol 1
M(NH3) MN 3MH 14 3 1 17 gmol 1
c.
Masse molaire ioniqueLa masse molaire ionique est la masse d une mole d ions de l espce considre. On peut ngliger lamasse des lectrons par rapport la masse des noyaux.
M (Na+) MNa=23 gmol 1
M (PO3-4 ) MP + 4MO = 31 + 4 16 = 95gmol 1
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30 COURS DE CHIMIE 2S
3. Masse molaire moyenneLes corps naturels sont, en gnral, pour un lment donn, constitus de mlanges d isotopes. Seul,l or 19779 Au et le phosphore 3115P sont forms partir d atomes absolument identiques. Le pourcentaged un isotope dans l chantillon est appel abondance relative ou isotopique.
lment Nombre demasse AAbondance
relative
Chlore35 75,437 24,6
Soufre
32 95,01833 0,75034 4,21536 0,017
Uranium A92U234 0,006235 0,71238 99,284
Ainsi pour dterminer la masse molaire moyenne note M d un lment X constitu d isotopes X ,X2, Xn ayant respectivement les pourcentages isotopiques %(X 1), %(X2), .., %(Xn), on appliquel expression suivante:
M(X) =%( )X1 M( )X1 +%( )X2 M( )X2 +..+%( )Xn M( )Xn
Exemple: M(Cl ) 75,4100
35 24,6100
37 35,5 g.mol -1
4. Relation entre masse et quantit de matireUne mole de matire a une masse gale M (masse molaire). Donc moles ont pour masse
m n M. D o la relation:
n m(g)
M(g.mol 1
)
Application 2:
- Calculer la quantit de matire (nombre de moles) contenue dans 28 g de fer.(MFe=55,8 g.mol-1).
- Calculer la masse de 0,5 mol de sulfate daluminium.
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31Mole et grandeurs molaires
III. Volume molaire.
1. DfinitionLe volume molaire d un gaz est le volume occup par une mole de gaz. Il est not Vm et s exprime enL.mol-1.
2. Notion de tempratureDans un gaz, les molcules sont loignes les unes des autres. Elles sont indpendantes et sedplacent grande vitesse en ligne droite dans toutes les directions.
La temprature absolue mesure l agitation thermique des molcules d unesubstance donne. Son unit est le Kelvin (symbole: K) et sa relation avec latemprature l chelle Celsius est:
T(K) t(C) 273
Remarque: le OK (zro kelvin) reprsente l absence totale d agitation desmolcules soit -273C.
3. Notion de pressionLa pression correspond au nombre de chocs entre les molcules et les parois du rcipient qui lesrenferment par unit de temps par unit de surface. Son unit dans le SI est le Pascal (symbole: Pa)et elle est note P.
P F S
P en pascal (Pa)F en newton (N)S en mtre carr (m 2)
1atm (a tmosphere) 1,013.10 5Pa =760 mmHg (mil lime ter d e mer cure)1bar 10 5Pa.
4. quation dtat du gaz parfait Un gaz est parfait lorsqu il suit l quation d tat suivante: PV nRT
P (Pa): pression du gaz
V (L): volume du gaz
N (mol): nombre de moles du gaz
R=8,314 Pa.m3.mol K : constante des gaz parfait.
T (K): temprature absolue.
Remarque: si le volume s exprime en L et la pression en atmosphre on aura R 0,82 atm.L.mol K
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32 COURS DE CHIMIE 2S
5. Loi dAvogadro-Ampre.Dans les mmes conditions de temprature et de pression, le volume occup par une mole demolcules d un gaz est identique quel que soit la nature chimique du gaz.
Autrement dit: deux volumes gaux de gaz diffrents, pris dans les mmes conditions de
temprature et de pression, contiennent le mme nombre de moles.6. Volume molaire
PV nRT et donc pour une mole de gaz V V m RT V
: le volume molaire dpend de la temprature
et de la pression.
On dfinit conventionnellement des conditions de rfrence appeles conditions normales detemprature et de pression (CNTP en abrviation)
Dans les CNTP pression normale: 1atm temp rature normale: 0
V pour une mole: V nRT P
1mol 8,314 273
1,013.105 ) 22,4L
Dans les CNTP le volume molaire vaut: V m 22,4L.mol 1
7. Relation entre volume molaire et quantit de matire.Pour une temprature et une pression donnes, une mole de gaz occupe un volume V m (volumemolaire). Dans les mmes conditions, n moles de gaz occupent le volume V n V m.
n V V m
n (mol): nombre de moles; V (L): volume du gaz; Vm(mol.L1): volume molaire
Application 3:
On considre un flacon de dichlore de 1L. Il est rempli de dichlore dans les conditions o le volumemolaire vaut 24 L.mol-1
- calculer le nombre de mole de dichlore
- en dduire la masse de dichlore contenu dans le flacon. On donne: M Cl=35,5 g.mol-1
IV. Densit d un gaz par rapport l airElle est dfinie par le rapport gaz
ai r avec ai r 1,293g.L 1 0C et 1 atm.
d gazV m
ai r V m
masse d une mole de gaz dans les CNTP22,4 1,293
M29
avec M=masse molaire
d M29
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33Mole et grandeurs molaires
On peut noter la relation suivante:
PV=nRT P= nRT V
= mRT MV
= VRT MV
= RT M
P
RT M V m
M
Exercice: Le mercure a une densit d = 13 , 6. Quelle est la quantit de matire de mercure contenuedans 100mLde mercure ?
Autour des grandeurs : masse molaire molculaire, M et volume molaire, V m ( T et p)
Objectif: Se familiariser, pour les diffrentes espces chimiques proposes, avec les grandeurs :masse molaire molculaire, M; volume molaire, V m ( T et p); quantit de matire n; massevolumique et densit d. Les lves doivent disposer des masses molaires atomiques.
Complter les tableaux ci-dessous :
1- Solides
2- Liquides (conditions normales de temprature et de pression)
Espce chimiqueNom
thanolou alcool thylique
Octane(constituant de lessence)
Styrne(conduit aupolystyrne qui est une
matire plastique)
Formule brute C2H6O C8H18 C8H8
Masse molaire molculaire (g.mol -1)
Masse volumique (g.cm-3) 0,789 0,906
Espce chimiqueNom Glace Vitamine C
(acide ascorbique) Acide starique
(constituant des bougies)
Formule brute H2O C6H8O6 C18H36O2
Masse molaire molculaire (g.mol -1
)Masse volumique (g.mL-1) 0,917 0,941
Densit 1,65
Masse 500 mg
Quantit de matire (mol) 1,35
Volume (mL) 120
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34 COURS DE CHIMIE 2S
Densit 0,703
Masse 28 g
Quantit de matire (mol) 3,2
Volume (mL) 43,2
3- Gaz
Espce chimiqueNom
Mthane(gaz de ville)
Dioxyde de carbone Butane
Formule brute CH4 CO2 C4H10
Masse molaire molculaire (g.mol -1)
Volume molaire (L.mol-1) T et p 22,420C ; 1,013 bar
2,447
25C ; 10,13 bar 24,47
25C ; 1,013 bar
Masse 73 g
Volume (mL) 3420
Quantit de matire (mol) 2,75.10-3
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35Raction chimique quation bilan
Raction chimique quation bilan
I. Notion de raction chimique
1. Exemples de ractions chimiques
a. Combustion du carbone dans le dioxygnePlongeons le charbon (carbone) de bois incandescent dans un flacon rempli de dioxygne. Il brlevivement en projetant des tincelles : le flacon devient trs chaud.
laide dune seringue, prlevons un peu du contenu gaz eux du flacon ; envoyonsce gaz dans leau de chaux. Nous observons la formation dun prcipit blanc. Cegaz est donc du dioxyde de carbone.
Le carbone brle dans le dioxygne en dgageant de la chaleur. Le carbone et ledioxygne disparaissent et il se forme du dioxyde de carbone.
b. Raction entre le fer et soufrePlaons un mlange intime de limaille de fer et de fleur de soufre (56 g de fer pour 32 g de soufre)sur une brique rfractaire; il ne se produit aucune raction. Chauffons une petite portion dumlange. Ds quelle devient incandescente, cessons de chauffer. Nous remarquons nanmoins quelincandescence se propage travers tout le mlange ractionnel, laissant derrire elle un solide gris,poreux et friable : cest du sulfure de fer II de formule FeS.
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36 COURS DE CHIMIE 2S
2. DfinitionsUne raction chimique est la transformation au cours de laquelle des corps purs appels ractifs setransforment en dautres corps purs appels produits .
3. Types de raction chimique- Une raction chimique au cours de laquelle il y a dgagement de chaleur est dite exothermique
Exemple: combustion du charbon de bois- Une raction qui absorbe de la chaleur est dite endothermique
Exemple: dissolution du chlorure d ammonium- Une raction qui nabsorbe ni ne dgage de chaleur est dite athermique.
Exemple: dissolution du chlorure de sodium
4. Interprtation microscopique d une raction chimiqueExemple de la synthse de l eau: 2H 2 + O 2 2H 2 O
Ractifs Rupture des liaisons Formation de nouvellesliaisons (produits)
Les molcules de dihydrogne et
celle du dioxygne serapprochent et s entrent-choc.
Les liaisons se brisent mais lesatomes se conservent
Les atomes librs se
rarrangent pour former denouvelles liaisons en donnant
deux molcules d eau
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37Raction chimique quation bilan
II. Reprsentation dune raction chimique par une quation -bilan
1. quation-bilan dune raction chimique Une raction chimique se reprsente par une quation-bilan obtenue en plaant, dans le premiermembre les formules brutes des ractifs et dans le second membre formules brutes des produits; les
deux membres tant spars par une flche.
Ractifs Produits
Les quations-bilan des ractions prcdemment tudies sont donc:
Raction entre le fer et le soufre: Fe + S FeS
Combustion du charbon de bois: C + O 2 CO 2
2. Conservation de la masse au cours dune raction chimique
a. Loi de Lavoisiernonc la loi de Lavoisier : Dans une raction chimique, la masse des produits est gale la massedes ractifs entrs en raction.
b. Vrification de la loi de LavoisierLa masse des ractifs utiliss dans lexemple tudi (raction entre le fer et le soufre) vaut 98 g .Pesons la masse de sulfure de fer FeS obtenu ; on trouve 98 g.
On vrifie bien que la masse des ractifs est sensiblement gale la masse des produits.
m(Fe) + m(S) = 56 + 32 = 98 gm(FeS) 98 g la masse des produits est gale la masse des ractifs.
3. quilibrage d une quation- bilan dune raction chimique
On quilibre une quation-bilan en multipliant les formules brutes par des coefficients appelscoefficients stchiomtriques afin assurer la conservation des lments des masses et des chargeslectriques.
Exemple : On fait ragir de loxyde de cuivre en poudre ( )CuO sur du carbone en poudre. Cetteraction fournit du cuivre et dioxyde de carbone.
Les ractifs sont : loxyde de cuivre ( )CuO et le carbone ( )C Les produits de la raction sont : le cuivre : ( )Cu et le dioxyde de carbone : ( )CO Do lquation quilibre 2CuO + C 2Cu + CO 2
Application:
quilibrez les quations bilan suivantes:
H2SO 4+ H 2O H 3O+ + SO 4 2-
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38 COURS DE CHIMIE 2S
Fe + H 3O+ Fe 2+ + H 2 +H 2O
Cu 2+ + OH - Cu(OH) 2
Ag + + PO 4 3- Ag 3 PO 4
4. Double significations de lquation -bilan dune raction chimique Prenons l exemple de la synthse de l eau: 2H 2 + O 2 2H 2 O
Signification microscopiqueDeux molcules de dihydrogne ragissent avec une molcule de dioxygne pour donner deuxmolcules d eau.
Signification macroscopiqueDeux moles de dihydrogne ragissent avec une mole de dioxygne pour donner deux moles d eau.
III. Application : Rsolution de problmes de chimie1. Cas o les ractifs sont mlangs dans les proportions stchiomtriques
(Aprs la raction, tous les ractifs sont consomms)
Exemple : Raction entre laluminium et loxyde de fer.
On mlange 24 g doxyde de fer Fe2O3 et 8,1 g daluminium puis on chauffe fortement. Aprs laraction, on obtient du fer mtal Fe et de loxyde daluminium Al2O3.
1) crirelquation-bilan de la raction.
2) Dterminer les masses de fer et doxyde daluminium formes.
Solution
1) quation-bilan de la raction
Fe2O3 + 2 Al 2 Fe + Al2O3.
2) Masses de fer et doxyde daluminium formes
Dressons le tableau du bilan ractionnel.
Ractifs Produits
quation-bilan Fe2O3 + 2 Al 2 Fe + Al2O3
Bilan molaire 1 mol 2 mol 2 mol 1 mol
Quantit de matireintervenant dans laraction chimique
n(Fe2O3)0 = 0,15 n(Al)0 = 0,30 x x
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39Raction chimique quation bilan
(en mol)
Stchiomtrie n(Fe2O3)01 = 0,15
n(Al)0 2 = 0,15 x x
Conclusion n(Fe2O
3)01 =
n(Al)0
2
Les ractifs sont dans les proportions stchiomtriques .
Doncn(Fe2O3)0
1 =n(Al)0
2 =n(Fe)
2 =n(Al2O3)
1 = 0,15 mol (1)
Nombre de mole initial de Fe2O3 : n(Fe2O3)0 =m(Fe2O3)M(Fe2O3) =
24160 = 0,15 mol.
Nombre de mole initial daluminium Al : n(Al)0 =m(Al)M(Al) =
8,127 = 0,30 mol.
De lquation (1) , on dduit :n(Fe)
2 = 0,15 mol soit n(Fe) = 0,30 mol etn(Al2O3)
1 = 0,15 mol soit
n(Al2O3) = 0,15 mol. (On complte le tableau en remplaant les x par leurs valeurs correspondantes)
Masse de fer form : m(Fe) = n(Fe).M(Fe) = 0,30x56 = 16,8 g. Masse dalumine form : m(Al2O3) = n(Al2O3).M(Al2O3) = 0,15x102 = 15,3 g.
2. Cas o lun des ractifs est en excs(Aprs la raction, lun au moins des ractifs nest pas totalement consomm)
Exemple : Combustion du fer dans le dioxygne
On ralise la combustion de 5,04 g de fer dans un volume de 480 mL de dioxygne mesur dans lesconditions o le volume molaire est 24 L.mol-1. On obtient de loxyde magntique Fe3O4.
1) crirelquation-bilan de la raction.2) Montrer que lun des ractifs est en excs. Calculer la masse de cet excs. 3) Dterminer la masse doxyde magntique Fe 3O4 forme.
Solution
1) quation-bilan de la raction
3 Fe+ 2 O2 Fe3O4.
2) Montrons que lun des ractifs est en excs
Ractifs Produits
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40 COURS DE CHIMIE 2S
quation-bilan 3Fe +2O2 Fe3O4
Bilan molaire 3 mol 2 mol 1 mol
Quantit de matire
intervenant dans laraction chimique
(en mol)
n(Fe)0 = 0,09 n(O2)0 = 0,02 x
Stchiomtrie n(Fe)03 = 0,03
n(O2)0 2 = 0,01
x
Conclusion n(Fe)03 >
n(O2)0 2
Le fer est en excs. Le ractif limitant est donc le dioxygne.
Doncn(Fe)ragi
3 =n(O2)0
2 =n(Fe3O4)form
2 = 0,01mol (1) (*)
(*) On raisonne par rapport au ractif limitant.
Nombre de mole initial de Fe : n(Fe)0 =m(Fe)M(Fe) =
5,0456 = 0,09 mol.
Nombre de mole initial de dioxygne : n(O2)0 =m(O2)M(O2) =
480.10-3
24 = 0,02 mol.
De lquation (1), on dduit :n(Fe)ragi
3 = 0,01 mol soit n(Fe)ragi = 0,30 mol et
n(Fe3O4)form 1 = 0,01mol soit n(Fe3O4)form = 0,01 mol. (On complte le tableau en remplaant les x
par leurs valeurs correspondantes)
Masse de fer en excs : m(Fe) excs = m(Fe)0 - m(Fe)ragi avec m(Fe)ragi = 0,30x56 = 1,68 g
m(Fe)excs
= 5,04 1,68 = 3,36 g. m(Fe)excs
= 3,36 g
3) Masse doxyde magntique Fe 3O4 forme
La Masse doxyde magntique forme est telle que m(Fe 3O4)form = n(Fe3O4)form.M(Fe3O4)avec M(Fe3O4) = 232 g.mol-1.
On trouve : m(Fe3O4)form = 2,32 g