I. Masse volumique

Rappels de chimie

I. Masse volumique

D´ efinition :

La masse volumique d’un corps de masse m et de volume v estµ m v. Unit´es S.I: m est en kg ; v est en m³;µest en kg.m^-3.

II. Densit´ e

D´ efinition :

La densit´e dd’un corps est le rapport entre la masse volumiqueρde ce corps et la masse volumique ρo du corps de comparaisonpris dans les mˆemes conditions.

d ρ ρo

Le corps de comparaison est

l’eau pour les solides et les liquides

l’air pour les gaz.

Unit´es:ρest en kg.m^-3; ρo est en kg.m^-3;d est sans unit´e.

III. Loi des gaz parfaits

Enonc´ ´ e :

Si la temp´erature et la pression ne sont pas trop ´elev´ees, un gaz peut ˆetre consid´er´e comme parfait.

Sa quantit´e de mati`ere n, sa pression p, sa temp´erature T et son volume V sont li´es par la relation pV = nRT

si R est la constante des gaz parfaits.

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

Remarque : dans les mˆemes conditions, le volume molaire Vm est le mˆeme pour tous les gaz.

Exemples:

Dans les conditions normales (po = 1 atm ; to = 0˚C d’o`u 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

D´ efinition :

Si on dissout n(solut´e) mol de solut´e dans l’eau pour faire un volume v de solution, alors la concen- tration molaire de la solution est :

c n(solut´e)

v

usuelles : n(solut´e) est en mol ; v est en L ; c est en mol/L

S.I : n(solut´e) est en mol ; v est en m³; c est en mol.m^-3.

V. Concentration molaire d’une esp` ece X pr´ esente en solution

D´ efinition :

Si le volume v d’une solution contient n(X) mol de l’esp`ece X, alors la concentration molaire de X dans cette solution est :

[X]n(X) v Unit´es:

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 esp` ece X pr´ esente en solution

D´ efinition :

Si le volume v d’une solution contient la masse m(X) de l’esp`ece X, alors la concentration massique ou titre massique de X dans cette solution est :

t(X) m(X) v Unit´es:

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 : t(X) m(X)

v , mais par d´efinition m(X)n(X).M(X) donc t(X)n(X).M(X) v mais n(X)

v [X]

donc

t(X)[X].M(X)

VII. Concentration massique ou titre massique d’une solution

D´ efinition :

Si on dissout une masse m(solut´e) de solut´e dans l’eau pour faire un volume v de solution, alors la concentration massique ou le titre massique de cette solution est :

tm(solut´e)

v Unit´es:

usuelles : m(solut´e) est en g ; v est en L ; t est en g/L

S.I : m(solut´e) est en kg ; v est en m³; t est en kg.m^-3. Remarque : on a aussi tC.M(solut´e).

VIII. Conductance d’une solution ionique dilu´ ee

D´ efinition :

La conductance G d’une portion de solution estl’inverse de la r´esistance R.

La conductance de la portion de solution ionique entre les ´electrodes A et B est G I U_AB . Unit´es S.I: I est en A ; UABest en V ; G est en siemens (S).

Remarque : l’expression de la loi d’Ohm pour la portion de solution entre les ´electrodes A et B est U_AB = R.I ou I = G.U_AB.

Expression :

Laconductancede la portion d’une solution ionique entre deux ´electrodes parall`eles, de surface S et distantes de L est

Gσ.S L siσest laconductivit´e de la solution.

Unit´es S.I: G est en S ; S est en m²; L est en m ;σest en S.m^-1.

IX. Conductivit´ e d’une solution ionique dilu´ ee

D´ efinition :

La conductivit´e d’une solution de la nature des ions Xi pr´esents dans cette solution et de leur concentration molaire [Xi] :

σ = ^°λi.Xi

siλi est la conductivit´e molaire ionique de l’ionXi.

Unit´es S.I:σest en S.m^-1; [Xi] est en mol.m^-3;λiest en S.m².mol^-1.

X. Dosage ou titrage

Titrer ou doser une esp`ece chimique dans une solution : c’est d´eterminer sa concentration molaire dans cette solution.

L’´equivalence est atteinte quand les r´eactifs de la r´eaction du dosage ont ´et´e introduits dans des proportions stœchiom´etriques.

A l’´` equivalence, le r´eactif titrant et le r´eactif titr´e ont enti`erement r´eagi.

Exemples:

dosage conductim´etrique (de l’ion Ag⁺ par l’ion Cl^-).

dosage colorim´etrique `a l’aide d’un indicateur color´e.

dosage pH-m´etrique `a l’aide d’une sonde `a pH.

dosage potentiom´etrique (hors programme en th´eorie).

XI. R´ eaction chimique et avancement

L’avancement de la r´eaction, not´e x, exprim´e en mol, permet de suivre l’´evolution des quantit´es de mati`eres des r´eactifs et des produits au cours de la transformation chimique.

Pour une ´equation chimique du typeα.A + β.B γ.C + δ.D

si l’avancement de la r´eaction est x, c’est que les quantit´es α.x de r´eactif A et β.x de r´eactif B ont ´et´e consomm´es.

Simultan´ement, les quantit´esγ.x du produit C et δ.x du produit D ont ´et´e form´es.

Tableau descriptif du syst`eme chimique en ´evolution :

un ´etat initial (`a t = 0s) : l’avancement de la r´eaction est nul.

un ´etat interm´ediaire (`a t) : l’avancement de la r´eaction est x.

un ´etat final (`a t = tf) : l’avancement de la r´eaction est xf.

Attention : l’´etat maximal (x = xmax) n’est jamais atteint ! C’est un ´etat th´eorique qui permet de d´eterminer le ou les r´eactif(s) limitant(s).

XII. R´ eactions d’oxydor´ eduction

Rappels :

Unoxydantest une exp`ece chimique capable de capter 1, 2 ou 3 ´electrons (e^-).

Unr´educteurest une esp`ece chimique capable de c´eder 1, 2 ou 3 e^-.

Uneoxydationest une perte d’e^-.

Uner´eductionest un gain d’e^-.

Uncouple oxydant/r´educteur, not´e Ox/Red, est constitu´e de deux exp`eces chimiques conjugu´ees qui ´echangent des e^-selon la demi-´equation ´electronique :

Ox + n e^- = Red

Uner´eaction d’oxydor´eductionest un transfert d’e^-du r´educteur d’un couple vers l’oxydant d’un autre couple.