Chapitre 1: Les 3 états de la matière 1. Structure et état de la matière
1.1. l’atome
L’atome est formé d’un noyau chargé positivement,
autour duquel sont en mouvement des électrons chargés négativement -e.
Le noyau atomique est constitué de nucléons. Ces
nucléons sont soit des protons de charge + e, soit des neutrons de charge nulle de masse identique à celle des protons.
Le nombre de protons présents dans le noyau est appelé nombre de charge ou numéro atomique, représenté par la lettre Z, alors que le nombre de
nucléons est appelé nombre de masse, représenté par la lettre A.
On symbolise un noyau atomique par : ZA
X
Exemple: l’atome de carbone Possède A-Z = 12-6 = 6 neutrons
Z = 6 protons et 6 électrons
6
12
C
1.2. Les ions et molécules
Les atomes peuvent se combiner pour former des
molécule (eau ) ou des ions (ion sodium )
H
2O Na
+1.3. Les masses molaires 1.3.1. Définition
La masse molaire correspond à la masse d’une mole d’entités élémentaires. Elle s’exprime en g.mol-1.
1.3.2. Exemples de masses molaires atomiques Quelle est la masse molaire du carbone?
MC = 12 g.mol-1
Quelle est la masse molaire de l’hydrogène?
MH = 1 g.mol-1
Quelle est la masse molaire de l’oxygène?
MO = 16 g.mol-1
1.3.3. Exemples de masses molaires moléculaires Quelles sont les masses molaires des molécules de
dioxyde de carbone CO2, et d’eau H2O?
MCO
2 = MC + 2xMO = 44 g.mol-1 M
H2O = 18 g.mol-1
1.4. Relation entre masse et quantité de matière Peux-tu me prélever 3 mol d’eau?
Il faut peser la masse de 3 moles d’eau. Soit:
m = 3xM
H2O = 3x 18 = 54 g
Plus généralement la masse à prélever est de:
m = n
xM
n: quantité de matière en mol M: La masse molaire en g.mol-1 m: la masse en g
1.5. Volume molaire
Le volume molaire Vm est le volume qu’occupe une mole.
Pour tous les gaz le volume molaire Vm = 22,4L.mol-1 Dans les conditions normales.
Il existe une relation entre le volume d’un gaz V sa quantité de matière n et le volume molaire:
V = nxVm
Exercices ch1 voir doc pdf
2. Cas des gaz
2.1.Mesure de températures Qu’est-ce que la température?
La température est une valeur mesurée en Kelvin ou en Celsius à l’aide d’un
thermomètre qui traduit l’agitation
microscopique des atomes et des molécules.
2.2. Mesure de pressions
Les gaz sont constitués de molécules en mouvement. Ces particules effectuent des mouvements incessants et
aléatoires. Ces mouvements résultent des chocs entre les particules du milieu soumises à l'agitation thermique ou des chocs contre une paroi. Ces chocs engendrent une force pressante sur la paroi. Pour mesurer la pression P d’un gaz on utilise un manomètre
La pression P exercée par un gaz est égale à la force pressante F divisée par la surface S de contact avec le gaz.
P = F/S
La force F est exprimée en newton (N) la surface S en m2 et la pression P en Pascal (Pa)
Rq: 1 atmosphère environ égale à 1 bar = 105 Pa
2.3. Paramètres d’état, équation des gaz parfaits
Puisqu’on ne peut étudier un gaz sous son aspect microscopique (trop de paramètres aléatoires) on décrira son état avec des paramètres
macroscopiques:
La température T La pression P
Le volume V
La quantité de matière n
Ces grandeurs s’appellent les variables d’état d’un gaz.
Pour un gaz parfait (particules ponctuelles et seul les interactions des chocs sont prises en compte) l’équation d’état des gaz parfaits est:
PxV=nxRxT la pression P en Pascal (Pa)
Le volume V en (m3)
La quantité de matière n en (mol) La température T en kelvin (K)
R: constante des gaz parfaits égale à 8,31 j.k-1.mol-1 A température fixe on utilise souvent la relation entre pression et volume d’un gaz parfait:
Loi de Boyle et Mariotte: Le produit P.V = constante
2.4. Vapeur d’eau
2.4.1 Vapeur sèche et pression de vapeur saturante Lorsque, dans un espace fermé, l’eau se vaporise
quasi instantanément, cette vapeur s’appelle la
vapeur sèche. Si en continuant ce processus, l’eau introduite ne peut rester sous forme gazeuse parce que la pression est trop forte, on atteint la pression de vapeur saturante Psat . L’eau passe de l’état
vapeur à l’état liquide dès que cette pression est atteinte.
Psat = 1013xT
T température en Celsius et supérieur à 100°C Psat en pascal (pa)
2.4.1 Humidité dans l’air
Pour évaluer la présence d’eau dans l’air, il est possible de calculer le degré hygrométrique d.
Exercices 2 du chapitre 1 voir doc pdf
