Premi
Premi è è re Candidature en re Candidature en Pharmacie
Pharmacie
Cours de CHIMIE Générale Introduction
Introduction
La d La d é é couverte des atomes et mol couverte des atomes et mol é é cules cules
introduction
Substance Matérielle.
1 Corps pur n Corps purs
Mélange
1 phase plusieurs phases Homogène Hétérogène
Corps Simples Corps Simples
A, B et C A, B et C
Corps Compos Corps Composéé
ABCABC AB
AB C C A B
A B
Purification par Purification par SéSéparation Physiqueparation Physique
SSééparation Chimiqueparation Chimique Se transforme dans une Se transforme dans une rrééaction chimiqueaction chimique
Les mélanges
Le magnésium réagit avec de l’oxygène.
Masses avant réaction Masses après réaction
Magnésium Oxygène Magnésium Oxygène produit
50 g 25g 12 g - 63 g
70 g 25g 32 g - 63 g
50 g 50g - 17,1g 82,9 g
50 g 32,9g - - 82,9 g
70 g 46,1g - - 116,1 g
Lorsque des corps simples s'unissent pour former un corps composé défini, le rapport entre les masses de chaque réactif qui ont été consommées dans la réaction chimique est constant.
Loi des Proportions Définies - PROUST
Rapport (Magnésium Consommé/ Oxygène Consommé) =1,5
Rapport Rapport
38/25=1,5 38/25=1,5 50/32,9=1,5
Loi de Proust
Le carbone réagit avec de l’oxygène.
Masses avant réaction Masses après réaction Carbone Oxygène produit
50 g 66,7g 116,7 g
50 g 133,33g 183,33 g
Lorsque deux corps simples peuvent former plusieurs composés, les masses de l'un des constituants s'unissant à une même masse de l'autre sont toujours dans des rapports de nombres entiers..
Loi des Proportions Multiples -DALTON
Rapport (Carbone Consommé/ Oxygène Consommé) 50/66,7=0,75 mais aussi 50/133,33=0,375 0,75/0,375=2
Rapport Rapport
133,33/66,7=2
Loi de Dalton
La vision atomique de la matière
Toute matière est constituée de particules élémentaires indivisibles lors des transformations chimiques. Ces particules microscopiques simples, qui ne peuvent être fractionnées, indestructibles sont appelées les atomes.
- L ’hypothèse atomique de Dalton.
Ces
atomes atomes
sont désignés par des symboles et ont des symboles propripropriééttéés.s Ils constituent lesé é l l é é ments ments
de la matière.La vision atomique de la matière
Une
mol mol é é cule cule
est une association d'atomes liés. →→FormuleFormuleUn
corps corps
pur est un ensemble de molécules ou d’atomes identiques Molécules constituées d’atomes de même nature → Corps simplesUn
m m élange é lange
est un ensemble de molécules de nature différente.Molécules constituées d’atomes de nature différente Corps composés
Le volume est préféré aux masses!
Les observations mènent à des lois similaires à celles des masses.
Les lois volumétriques (des combinaisons gazeuses) de GAY-LUSSAC Le fluor et l’hydrogène forment de l’acide fluorhydrique
Pour les corps gazeux
Les Gaz
Pour les masses:
Pour les masses:
19 g r
19 g rééagissent avec 1g agissent avec 1g pour former pour former 20g 20g Hypoth
Hypothèèse dse d’’Avogadro : Dans des conditions données deAvogadro température et de pression, quel que soit le gaz parfait, un volumequel que soit le gaz parfait de gaz contient toujours le même nombre de molécules
produisent 1 volume
de fluor (gaz)
et 1 volume d’hydrogène (gaz)
2 volumes d’acide (gaz)
Corps compos Corps composéé
Conséquence de l’hypothèse atomique:
F réagit avec H pour donner HF
L’hypothèse d’Avogadro
produisent 1 volume
de fluor (gaz)
et 1 volume d’hydrogène (gaz)
2 volumes d’acide (gaz)
Corps compos Corps composéé Conséquence de l’hypothèse d’Avogadro :
N molécules F et N molécules H forment 2N molécules HF
!!
Conclusion : Si 1 molécule HF contient 1 atome F, comme on dispose de 2N atomes F dans les produits, provenant de N molécules F dans les réactifs.
La formule mol
La formule molééculaire de F correspond culaire de F correspond àà F F22 Tout comme la formule mol
Tout comme la formule molééculaire de H correspond àculaire de H correspond à H H22
L’hypothèse d’Avogadro et ses conséquences
L’oxygène réagit avec l’hydrogène pour former de l’eau (gaz!)
Les Gaz
produisent 1 volume
d’oxygène (gaz)
et 2 volumes d’hydrogène (gaz)
2 volumes d’eau (gaz)
Corps compos Corps composéé
Pour les corps gazeux
Il y a donc deux fois plus de molécules d’
eau eau
que d’oxyg oxyg è è ne ne
Or chaque mol
Or chaque moléécule dcule d’’eau contient un atome deau contient un atome d’’oxygoxygèènene
Donc le corps simple Oxygène est constitué de molécules et chaque molécule contient 2 atomes d’oxygène =>Formule O=>Formule O22 On obtient : Hydrogène = H2 et Eau = HEau = H22OO
O2 + 2H2
→
2H2OPremière approche des masses atomiques
Première approche des masses atomiques
2 volumes H2 et 1 volume O2 donnent 2 volumes H2O 2n molécules H2 et n molécules O2 donnent 2n molécules H2O
2H2 + O2
→
2H2O Pour les masses: 1 gPour les masses: 1 g r rééagit avec 8g pour former 9gagit avec 8g pour former 9g
Donc 4 atomes H et 2 atomes O sont dans un rapport massique 1/8 Donc 4 atomes H et 2 atomes O sont dans un rapport massique 1/8
Conséquence, 1 atome O est 16 fois plus lourd que 1 atome H De même 1 atome F est 19 fois plus lourd que 1 atome H
De même 1 atome C pèse 0,75 fois la masse de 1 atome O, soit l’équivalent de 12 fois 1 atome H
On peut donc maintenant définir des
masses atomiques relatives masses atomiques relatives
L’oxygène réagit avec l’hydrogène pour former de l’eau (gaz!)
cathode
- V +
anode
- +
Pompe à vide
fluorescence du verre Tube de Crookes et D
Tube de Crookes et Déécouverte de l ’écouverte de l ’électronlectron
Rayons cathodiques gazgaz
10.000V 10.000V
Caractéristiques du proton: masse (m) = 1,6726.10-27 kg charge(+e) = +1,602.10-19 C (coulomb)
Caractéristiques de l'électron: masse (m) = 9,11.10-31 kg charge(-e) = -1,602.10-19 C (coulomb)
Tubes de Crookes
< 0,01 atm
< 0,1 atm
Le rayonnement gamma (γ) Le rayonnement bêta (β)
dû à un flux de particules positives.
masse = 4* masse du proton, charge =2* charge élémentaire.
Radioactivité naturelle et Découverte du neutron
Becquerel en 1896 découvre que les minerais d'uranium émettent des radiations invisibles qui traversent les corps opaques
dû à un flux de particules de charge et de masse identiques à celles de l'électron
rayonnement électromagnétique pur sans masse ni charge mais très énergétique.
Le rayonnement alpha (α)
Caractéristiques du neutron: masse (m) = 1,6749.10-27 kg Caractéristiques du proton: masse (m) = 1,6726.10-27 kg charge(+e) = +1,602.10-19 C (coulomb)
Radioactivité naturelle et neutron
Ecran Canon à particules
Polonium
Faisceau de particules α Feuille d'or
1 1
2
3
2
3 4
4 Expérience de Rutherford
-Un noyau positif contenant toute la masse: Z protons et N neutrons.
La dimension du noyau est de l'ordre de 10-14 à 10-15 m Vision de l
Vision de l ’ ’atome :atome :
-Z électrons négatifs, très légers qui forment le nuage électronique.
Corps de dimension 10-10 m composé de:
Expérience de RUTHERFORD
ExpExpéériencerience InterprInterpréétation : Modtation : Modèèlele
Le modèle de l’atome vu par Rutherford
- Z Z électronsélectrons assurent la neutralité électrique de l'atome.
Ils évoluent autour du noyau en formant le nuage nuage éélectroniquelectronique - Un noyau est constitué de Z protons et de N neutronsZ protons N neutrons.
La charge totale vaut +Ze. Z est le numéro atomique Z + N = A est le nombre de masse de l'atome.
Un atome peut gagner ou perdre des électrons.
Il porte alors une ou des charges et devient un ion.ion
Un ion positif est appelé cation. Un ion négatif est un anioncation anion.
La paire Z et A caractérise un atome.
On appelle nuclnucléideéide l'ensemble des atomes ainsi définis.
On le symbolise par
6
12
C
199F Z
A X 199F
−
On appelle él é lé ément ment l’ensemble des nucléides de même Z. Z
Le modèle de l’atome par RUTHERFORD
Les notions de Masse
- Masse Atomique Relative:
A
rEl El é é ment = ensemble des nucléides de même ment Z. Z
L’L’ElElémentément est constitué d’un ensemble d’isotopesisotopes présents en fonction de leur abondance naturelle.
- Masse Moléculaire Relative:
M
r- Masse Réelle (microscopique 10-23g) - Notion de
mole
(symbole : mol)- Masse Molaire Atomique
A
-Masse Molaire MoléculaireM
unité : g/mol ou g mol-1 Une mole est la quantité de matière contenant autant de particules qu'il y a d'atomes dans 12 g du nucléide 126C.
Nombre d'Avogadro NA = 6,022.10+23 mol-1 (entités par mole) Une mole d'un nucléide représente une masse qui lorsqu'elle est exprimée en gramme est numériquement égale à sa masse atomique relative exprimée en unités de masse atomique.
Ces notions sont basées sur les proportions relatives (Loi Pondérales).
Les notions de Masse
donc un nombre d ’Avogadro d ’entités
de masse égale à la masse molaire (exprimée en gramme) de volume égal au volume molaire
Dans des conditions données de température et de pression, quel que soit le gaz parfait
quel que soit le gaz parfait, une mole de ce gaz occupe toujours le même volume
Par convention, un symbole chimique représente une mole
Un symbole chimique= la mole
CC’’est lest l’’hypothhypothèèse dse d’’AvogadroAvogadro, d, dééduite des lois dduite des lois déécrivant lecrivant le comportement des gaz
comportement des gaz
Loi des Gaz Parfaits : P.V= n.R.T
1 mole de Gaz Parfait occupe 22,4
1 mole de Gaz Parfait occupe 22,4l l à 0à 0°°C(273,16K) sous 1 C(273,16K) sous 1 Atm (101300Pa)Atm (101300Pa)
??N2 + ?? H2 → ?? NH3
??N1 N1 N N1 N22222 + ?? H + 3 H + 3 H + ?? H + ?? H22222 → 2 NH → 2 NH → 2? NH → ?? NH → 2 NH33333
La stoechiom
La stoechiomé étrie des r trie des r éactions. é actions.
le nombre d ’atomes Une Réaction conserve
Les conditions stoechiométriques la masse
Une Réaction ne conserve pas le nombre de molécules
la nature des molécules le volume du système
(à pression constante)
Réactions complètes Réactions inversibles Réactions équilibrées Quelques notions importantes:
la charge
La stoechiométrie des réactions
La Notion de Concentration.
La Notion de Concentration.
Concentration = Quantités relatives des constituants
Normalit
Normalitéé (é(éq/l) q/l) N N
Molarité (mol/l) M; [ ] M; [ ] Titre volumique (%)
Titre massique (%)
Composition masse volume (g/l)
Molalité (mol/kg)
M
Fraction Molaire XX
Solvant Soluté Solution
La notion de concentration
Les R
Les Ré éactions Acides Bases (premi actions Acides Bases (premi ère approche). è re approche).
Une Base est un composé qui mis en solution libère des ions OHBase -.
+ +
Un Acide est un composé qui mis en solution libère des protons HAcide +.
Les réactions acides-bases(1)
Exemple : NaOH Solvant Na+ + OH - (solvaté)
NaOH + HCl Solvant Na+ + Cl - + H2O
RRééaction fondamentale entre Entitéaction fondamentale entre Entités Rs Rééactionnellesactionnelles OH-(solvaté) + H+(solvaté) Solvant H2O
H+(solvaté) = H3O+
Exemple : HCl Solvant H+(solvaté) + Cl -
HCl Solvant H+(solvaté) + Cl - NaOH Solvant Na+ + OH - (solvaté)
HCl Solvant H+ + Cl - Ca(OH) 2 Solvant Ca2+ + 2 OH -
+ +
2 2 2
Les R
Les Ré éactions Acides Bases (suite). actions Acides Bases (suite).
Un Acide polyfonctionnel libère successivement plusieurs HAcide polyfonctionnel +.
Une Base polyfonctionnelle libère successivement plusieurs ions OHBase polyfonctionnelle -
On appelle
On appelle ééquivalent,quivalent, la quantit la quantitéé de mati de matièère qui correspond re qui correspond àà la la libélibération ration d'une mole d'entitd'une mole d'entitéés rs réactionnelleséactionnelles..
Les réactions acides-bases(2)
Ca(OH) 2 + 2 HCl Solvant Ca2+ + 2 Cl - + 2 H2O Exemple : Ca(OH) 2 Solvant Ca2+ + 2 OH -
Exemple : H2SO4 Solvant H+ + HSO4- Solvant 2H+ + SO42-
On appelle pH=-log
On appelle pH=-log[H3O[ +] ] c’est une expression de la concentration..
Force des Acides Bases Force des Acides Bases
Un acide fort d
Un acide fort dééplace un acide faible de son sel.place un acide faible de son sel.
Donc
Donc HCl HCl est un acide plus fort que HNO2est un acide plus fort que
On peut ainsi classer les acides en fonction de leur force.
On peut ainsi classer les acides en fonction de leur force.
Force des acides et des bases
NaOH + HCl Solvant Na+ + Cl - + H2O -H2O NaCl NaOH + HNO2 Solvant Na+ + NO2- + H2O -H2O NaNO2
NaOH + HCl + HNO2 Solvant Na+ + Cl - + H2O + HNO2
NaNO2 + HCl Na+ + Cl - + HNO2 NaCl + HNO2 Na+ + Cl - + HNO2
Le titrage Acide / Base Le titrage Acide / Base
Le titrage permet de d
Le titrage permet de déterminer la quantitéterminer la quantitéé d d’’acide (de base)acide (de base) prpréésente dans un sente dans un ééchantillonchantillon
VVii
Acide
Acide CCAcAc(x)(x)
VVACAC CCAcAc(x) V(x) VAC AC = n = nxxmolemoleHH++
Le titrage Acide/Base
Base
Base CCBasBas
NaOH
NaOH + + HCl HCl HH22O + NaO + Na+ + + Cl+ Cl--
Le titrage Acide / Base Le titrage Acide / Base
Le titrage permet de d
Le titrage permet de déterminer la quantitéterminer la quantitéé d d’’acide (de base)acide (de base) prpréésente dans un sente dans un ééchantillonchantillon
VVii
VVff
Acide
Acide CCAcAc(x)(x) Indicateur Indicateur
VVACAC Dilution Dilution
CCBasBas [V[Vff-V-Vii] = ] = n n molemoleOH-OH- A lA l’é’équivalence : quivalence : nnOH- OH- = n= nH+H+
Donc :
Donc : CCAcAc(x) V(x) VAC AC = C= CBasBas [V[Vff-V-Vii]]
Le titrage Acide/Base
NaOH
NaOH + + HCl HCl HH22O + NaO + Na+ + + Cl+ Cl--
Base
Base CCBasBas
CCAcAc(x) V(x) VAC AC = n = nxxmolemoleHH++
Le titrage Acide / Base Le titrage Acide / Base
Pour des acides et bases polyfonctionnels Pour des acides et bases polyfonctionnels
A lA l’é’équivalence : quivalence : nnOH- OH- = n= nH+H+
Le titrage Acide/Base
B(OH)y +
B(OH)y + AcHx AcHx HH22O + O + BByy+ + + Ac+ Acxx--
x. x.CCAcAc.V.VAC AC = = nmolesnmolesH+H+
xB(OH)y + xB(OH)y + yAcHx yAcHx xyHxyH22O + O + xBxByy+ + + + yAcyAcxx-- 1/1/yByB(OH)y +1/(OH)y +1/xAcHx HxAcHx H22O + 1/yBO + 1/yByy+ + + 1/+ 1/xAcxAcxx--
y.C y.CBB.[V.[Vff-V-Vii]= ]= nmolesnmolesOH-OH-
DoncDonc x.x.CCAcAc.V.VAC AC = = y.Cy.CBB.[V.[Vff-V-Vii]] Equivalent !
Equivalent ! 1/1/xAcHxxAcHx NormalitNormalitéé ! ! x.x.CCAcAc
