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Pharmacie Pharmacie
Cours de CHIMIE Générale Introduction
Introduction
La découverte des atomes et molécules La découverte des atomes et molécules
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 Composé Corps Composé
ABCABC
AB C AB C A B
A B
Purification par Purification par Séparation Physique Séparation Physique
Séparation Chimique Séparation Chimique
Se transforme dans une Se transforme dans une
réaction chimique réaction 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 propriétés. propriétés Ils constituent leséléments éléments
de la matière.La vision atomique de la matière
Une
molécule molécule
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
mélange mélange
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 réagissent avec 1g pour former 19 g réagissent avec 1g pour former 20g 20g Hypothèse d’Avogadro
Hypothèse d’Avogadro : Dans des conditions données de température et de pression, quel que soit le gaz parfaitquel que soit le gaz parfait, un volume 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 composé Corps composé
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 composé Corps composé 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 moléculaire de F correspond à F La formule moléculaire de F correspond à F22
Tout comme la formule moléculaire de H correspond à H Tout comme la formule moléculaire de H correspond à H
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 composé Corps composé
Pour les corps gazeux
Il y a donc deux fois plus de molécules d’
eau eau
que d’oxygène oxygène
Or chaque molécule d’eau contient un atome d’oxygène Or chaque molécule d’eau contient un atome d’oxygène
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
O + 2H
2H OPremière 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
2H2OPour les masses: 1 g
Pour les masses: 1 g réagit avec 8g pour former 9g réagit 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 Découverte de l ’électron
Tube de Crookes et Découverte de l ’électron
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 (
Le rayonnement bêta ()
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 ()
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 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 ’atome :
Vision de l ’atome :
-Z électrons négatifs, très légers qui forment le nuage électronique.
Corps de dimension 10-10 m composé de:
Expérience de RUTHERFORD
Expérience
Expérience Interprétation : ModèleInterprétation : Modèle
Le modèle de l’atome vu par Rutherford
- Z électrons assurent la neutralité électrique de l'atome. Z électrons
Ils évoluent autour du noyau en formant le nuage électroniquenuage électronique - Un noyau est constitué de Z protons et de Z protons N neutrons. 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 cation anion.anion La paire Z et A caractérise un atome.
On appelle nucléide l'ensemble des atomes ainsi définis.nucléide On le symbolise par
6
12
C
199F Z
A X 199F
−
On appelle élément l’ensemble des nucléides de même élément Z. Z
Le modèle de l’atome par RUTHERFORD
Les notions de Masse
- Masse Atomique Relative:
A
rElément
Elément = ensemble des nucléides de même Z. Z
L’Elément
L’Elément est constitué d’un ensemble d’isotopes isotopes 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
C’est l’hypothèse d’
C’est l’hypothèse d’AvogadroAvogadro, déduite des lois décrivant le , déduite des lois décrivant 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 0°C(273,16K) sous 1 Atm (101300Pa) à 0°C(273,16K) sous 1 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 stoechiométrie des réactions.
La stoechiométrie des réactions.
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
Normalité
Normalité (éq/l) (éq/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 Réactions Acides Bases (première approche).
Les Réactions Acides Bases (première approche).
Une BaseBase est un composé qui mis en solution libère des ions OH-.
+ +
Un AcideAcide est un composé qui mis en solution libère des protons H+.
Les réactions acides-bases(1)
Exemple : NaOH Solvant Na+ + OH - (solvaté)
NaOH + HCl Solvant Na+ + Cl - + H2O
Réaction fondamentale entre Entités Réactionnelles Réaction fondamentale entre Entités Réactionnelles
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 Réactions Acides Bases (suite).
Les Réactions Acides Bases (suite).
Un Acide polyfonctionnel Acide polyfonctionnel libère successivement plusieurs H+.
Une Base polyfonctionnelleBase polyfonctionnelle libère successivement plusieurs ions OH-
On appelle
On appelle équivalent,équivalent, la quantité de matière qui correspond à la la quantité de matière qui correspond à la libération
libération d'une mole d'entités réactionnellesd'une mole d'entités réactionnelles. .
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 déplace un acide faible de son sel.
Un acide fort déplace un acide faible de son sel.
Donc HCl est un acide plus fort que
Donc HCl est un acide plus fort que HNO2
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 déterminer la quantité d’acide (de base) Le titrage permet de déterminer la quantité d’acide (de base) présente dans un échantillon
présente dans un échantillon
VVii
Acide
Acide CCAcAc(x)(x)
VVACAC CCAcAc(x) V(x) VAC AC = = nnxxmolemoleH+ H+
Le titrage Acide/Base
Base
Base CCBasBas
NaOH + HCl H
NaOH + HCl H22O + NaO + Na+ + + Cl+ Cl--
Le titrage Acide / Base Le titrage Acide / Base
Le titrage permet de déterminer la quantité d’acide (de base) Le titrage permet de déterminer la quantité d’acide (de base) présente dans un échantillon
présente dans un échantillon
VVii VVff
Acide
Acide CCAcAc(x)(x) Indicateur Indicateur
VVACAC Dilution Dilution
CCBasBas [V [Vff-V-Vii] = ] = nn mole moleOH- OH- A l’équivalence : n
A l’équivalence : nOH- OH- = n= nH+H+
Donc :
Donc : CCAcAc(x) V(x) VAC AC = C= CBasBas [V [Vff-V-Vii]]
Le titrage Acide/Base
NaOH + HCl H
NaOH + HCl H22O + NaO + Na+ + + Cl+ Cl--
Base
Base CCBasBas
CCAcAc(x) V(x) VAC AC = = nnxxmolemoleH+ H+
Le titrage Acide / Base Le titrage Acide / Base
Pour des acides et bases polyfonctionnels Pour des acides et bases polyfonctionnels
A l’équivalence : n
A l’équivalence : nOH- OH- = n= nH+H+
Le titrage Acide/Base
B(OH)y + AcHx H
B(OH)y + AcHx H22O + BO + Byy+ + + Ac+ Acxx--
x.Cx.CAcAc.V.VAC AC = = nnmolesmolesH+ H+
xB(OH)y + yAcHx xyH
xB(OH)y + yAcHx xyH22O + xBO + xByy+ + + yAc+ yAcxx-- 1/yB(OH)y +1/xAcHx H
1/yB(OH)y +1/xAcHx H22O + 1/yBO + 1/yByy+ + + 1/xAc+ 1/xAcxx--
y.Cy.CBB.[V.[Vff-V-Vii]= ]= nnmolesmolesOH- OH-
DoncDonc x.Cx.CAcAc.V.VAC AC = = y.Cy.CBB.[V.[Vff-V-Vii]] Equivalent !
Equivalent ! 1/xAcHx1/xAcHx Normalité ! Normalité ! x.Cx.CAcAc
