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Publié le 09/11/2013

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1S Chim1 Cours Quantité de matière et bilan de matière Objectifs : · Connaître l'équation des gaz parfaits p V = n R T et l'utiliser pour déterminer une quantité de matière (n), connaissant les autres facteurs (p, V et T) · Déterminer la quantité de matière d'un solide à partir de sa masse et celle d'un soluté moléculaire en solution à partir de sa concentration molaire et du volume de la solution homogène · Savoir utiliser une documentation pour connaître les dangers des "produits" utilisés, pour identifier sur l'étiquette d'un flacon les phrases de risque et de sécurité et déduire la conduite à tenir en cas d'accident · Décrire l'évolution des quantités de matière dans un système chimique au cours d'une transformation en fonction de l'avancement de la réaction. · Déterminer le réactif limitant connaissant l'équation de la réaction et les quantités initiales des réactifs. I.La mesure en chimie I.1. Que mesure-t-on en chimie ? Les chimistes mesurent la matière en quantité de matière dont l'unité est la mole de symbole mol. La quantité de matière correspond au nombre de constituants élémentaires d'un corps. 1 mol = 6,02 ? entités élémentaires constitutives du corps considéré (qui est souvent une espèce chimique). En chimie, les entités élémentaires sont souvent des atomes, des molécules ou des ions. La quantité de matière n est alors donnée par la relation suivante : où N est le nombre d'entités élémentaires et est la constante d'Avogadro. Cette quantité de matière n'est pas mesurable directement, il est donc nécessaire de passer par d'autres grandeurs observables et mesurables. I.2. Nécessité de la mesure. Mesurer pour rechercher afin de mieux connaître le monde qui nous entoure. Mesurer pour contrôler et comparer à des références (lois, normes, étiquettes?). Mesurer pour produire ou préparer. II.Quantité de matière d'un échantillon solide ou liquide II.1. Masse molaire C'est la masse d'une mole d'entités élémentaires. L'unité est le. Pour les atomes et les ions monoatomiques, la masse molaire est donnée dans le tableau de la classification périodique des éléments chimiques. Pour les molécules (et les ions polyatomiques), on calcule la masse molaire en additionn...

« III.

Quantité de matière d’un échantillon gazeux III.1.

Volume molaire La loi d’Avogadro-Ampère dit que des volumes égaux de gaz différents, pris dans les mêmes conditions de température et de pression, contiennent le même nombre de molécules et donc la même quantité de matière. Le volume occupé par une mole de gaz est appelé volume molaire (à la température et la pression considérées).

L’unité de volume molaire est le 1 mol .

L - .

Ex : à 20°C et p = 5 10 Pa, 1 m mol .

L 24,0 V - = . La quantité de matière n(X) de l’espèce chimique X est alors donnée par la relation suivante : mVV(X) n(X) = où V(X) est le volume du gaz (en L) et )mol .

L(en V 1 m - le volume molaire dans les conditions de T et p du gaz. Attention aux conversions des unités de volume 363333 cm101 L) 101(dm 101m 1 ´=´=´= III.2.

Équation d’état des gaz parfaits Lorsqu’on connaît la température, la pression et le volume d’un échantillon gazeux, on utiliser l’équation d’état des gaz parfaits p V = n R T. La quantité de matière n(X) de l’espèce chimique X est alors donnée par la relation suivante : T(X) .

R V(X) .

p(X) n(X) = où p(X) est la pression de l’espèce gazeuse X (en Pa), V(X) est son volume (en 3 m ), T(X) sa température (en K) et R = 8,314 11 K .mol .

J -- est la constante des gaz parfaits. Attention aux unités des volumes ( 3 m ) et de température (K).

T (en K) = q (en °C) + 273,15. IV.

Quantité de matière d’un soluté moléculaire IV.1.

Concentration molaire La concentration molaire d’un soluté X en solution est la quantité de matière de soluté X par litre de solution.

Elle est donnée par la relation n(X) C V= L’unité de concentration molaire est 1 mol.L - . La quantité de matière n(X) de l’espèce chimique X est alors donnée par la relation suivante : n(X) C V =× où V est le volume de la solution (en L) et C la concentration molaire du soluté X. Remarque : on note également [ ] X la concentration d’une espèce chimique X en solution, voir chapitre 2. IV.2.

Concentration massique La concentration massique mC d’une espèce dans un solvant est la masse de soluté par litre de solution. Elle est donnée par la relation V m Cm= .

L’unité de concentration massique est le 1 g.L - La quantité de matière n(X) de l’espèce chimique X est alors donnée par la relation suivante : M(X) VC n(X) m × = où V est le volume de la solution, mC la concentration molaire de la solution et M(X) la masse molaire du soluté. Cela peut également donner la relation suivante : mC n(X) C V M(X) = = V.

É volution d’un système chimique V.1.

Système, transformation, réaction et équation chimique Système chimique : il est constitué initialement d’espèces chimiques susceptibles de réagir ensemble. La composition d’un système chimique évolue au cours du temps.

Au cours d’une transformation chimique, les espèces chimiques initialement présentes (les réactifs) disparaissent en totalité ou partiellement, il se forme de nouvelles espèces chimiques (les produits).

Une transformation chimique est modélisée par une réaction chimique : La réaction chimique est traduite par une équation chimique.

On peut schématiser une transformation chimique par :. »

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