La räaction chimique 1. La notion de mole : la mole repräsente une quantitä de matiåre Ç l Ächelle de l expärimentateur. Les grains de matiåre appartiennent Ç l infiniment petit. DEFINITION de la MOLE (DÄcret du 04/1/1975) : la mole est la quantitä de matiåre d un syståme contenant autant d entitäs ( e -, atomes, ions) ÄlÄmentaires qu il y a d atomes dans 1 g de l isotope 1 du carbone. Nombre d AVOGADRO C est le nombre de particules contenues dans une mole :. Masse atomique : La masse atomique d un atome repråsente la masse d une mole d atomes. Nombre d atomes : 1 Dans 1 mole de carbone, il y a N = 6,0. 10 3 atomes de Carbone C La masse atomique du carbone est : M(C) = 1 g. mol 1 6 3. Masse molaire : C est la masse correspondant Ç 1 mole de substance chimique (atomes, moläcules, ions). La substance chimique peut átre SOLIDE ou LIQUIDE ou GAZEUSE. Exemples : H O : M = x 1 + 1 x16 M = 18 g.mol -1 CO : M = 1 x 1 + x16 M = 44 g.mol -1 NaHCO 3 : M = 1 x 3 + 1 x 1 + 1 x 1 + 3 x 16 M = 84 g.mol -1 4. RÄaction chimique - Equation chimique Toute råaction chimique peut se repråsenter par une Åquation comportant au premier membre les räactifs et au second membre les produits de räaction : A + B C + D N = 6,0. 10 3 Il faut retrouver les måmes ÄlÄments au premier membre et au deuxiçme Il faut retrouver le máme nombre d atomes de chaque ÄlÄment au premier membre et au deuxiåme. (Loi de LAVOISIER) : pour arriver Ç cela, il faut Äquilibrer l Äquation de räaction. 4.A CalCul du nombre de moles : Cas GENERAL m : masse du corps M : masse molaire n = m M 1
Pour un GAZ v : volume du gaz et V m : volume molaire des gaz V m =,4 L.mol -1 dans les Conditions Normales de TempÅrature et de Pression To = 73 K Po = 10 5 Pa n = v V m Pour une SOLUTION c : concentration molaire de la solution en mol.l -1 V : volume de la solution n = c. V Pour une Äquation chimique avec des ELECTRONS 1 Faraday = charge d une mole d Älectrons 1 F = 96500 C 4.B RÄsolution d un problçme de chimie : Ecrire l Äquation de la räaction chimique : Equilibrer l Äquation Calculer la ou les donnäes de l ÄnoncÄ Faire le tableau d avancement de la räaction : DÅterminer le råactif limitant x L : - s il y a 1 seule donnåe, alors c est la donnåe qui est le råactif limitant - s il y a donnåes, il faut calculer chaque avancement de faéon såparåe : x et x : c est la valeur la plus petite qui donnera le räactif limitant x L. ComplÄter le tableau d avancement Calculer les grandeurs inconnues en utilisant la bonne formule pour le nombre de moles 4.C exemples : Exemple 1 : 1 seule donnåe : on fait råagir de l aluminium sur le soufre. Calculer la masse m de soufre qui råagit avec une masse d aluminium m 1 = 5,4 g. Calculer la masse m 3 de sulfure d aluminium obtenue. Ecrire l Åquation de råaction et l Åquilibrer : Al + 3 S > Al S 3 Calculer le nombre de moles dela donnäe : n 1 = m 1 = 5,4 M 1 7 Tableau d avancement : n 1 = 0,0 mol Equation Al 3 S Al S 3 t = 0 0 0,0 n 0 t quelconque x 0,0 x n 3 x x t final x L 0 0 n 3 = x L
Calcul du räactif limitant : 0,0 x L = 0 x L = 0,0 = 0,10 mol QuantitÄ de soufre näcessaire : n 3 x L = 0 n = 3 x L = 0,30 mol n = m M m = n. M = 0,30. 3,1 m = 9,63 g QuantitÄ de sulfure d aluminium fabriquä : n 3 = x L = m 3 M 3 = x L m 3 = x L. M 3 = 0,10. 150,3 m 3 = 15,0 g Exemple : donnåes : on fait råagir une masse d aluminium m 1 = 5,4 g sur une masse m = 8,0 g de soufre. Calculer la masse m 3 de sulfure d aluminium obtenue. Ecrire l Åquation de råaction et l Åquilibrer : Al + 3 S > Al S 3 Calculer le nombre de moles des donnäes : n 1 = m 1 = 5,4 M 1 7 n = m = 8,0 M n 1 = 0,0 mol n 1 = 0,49 mol 3,1 Tableau d avancement : Equation Al 3 S Al S 3 t = 0 0 0,0 0,49 0 t quelconque x 0,0 x 0,49 3 x x ou x t final x L n 3 = x L Calcul du räactif limitant : Aluminium : 0,0 x = 0 x = 0,0 = 0,10 mol Soufre: 0,49 3 x = 0 x = 0,49 = 8,31. 10 mol 3 Conclusion : x < x x = x L = 8,31. 10 mol QuantitÅ de sulfure d aluminium fabriquå : n 3 = x L = m 3 = x L m 3 = x L. M 3 = 8,31. 10. 150,3 M 3 m 3 = 1,5 g 5. Le cas des solutions aqueuses 5.1. Concentration molaire ou molaritä : DÅfinition : une solution aqueuse est dite MOLAIRE, si elle contient 1 mole de substance par litre de solution 3
Convention d Äcriture : si A est la substance chimique, la concentration de A s Äcrit [A ]. MolaritÅ ou concentration molaire : c = n V UnitÅs : n en mol V en L c en mol.l 1 5.. Produit ionique de l eau : toute solution aqueuse, qu elle soit acide, basique ou neutre contient les ions : H 3 O + ou H + aq : ion oxonium et HO : ion hydroxyde On dåmontre que Ke = [ H 3 O + ]. [ HO ] = Cte : c est le produit ionique de l eau. A 5 àc : Ke = [ H 3 O + ]. [ HO ] = 10 14 5.3. Notion de ph : DÅfinition : ph = log [ H 3 O + ] Exemples : Ex1 : [ H 3 O + ] = 10 3 mol.l 1 ph = log 10 3 ph = 3 la solution est acide Ex : [ H 3 O + ] = 10 7 mol.l 1 ==> ph = 7 : solution neutre Ex3 : [ HO ] = 10 mol.l 1 et Ke = [ H 3 O + ].[ HO ] [ H 3 O + Ke ] = [ HO ] = 10 1 mol.l 1 ph = 1 la solution est basique 5.4. Dilution d une solution Solution initiale : c i = Solution finale : c f = v i = v f = Dans une dilution : on ajoute de l eau, donc la quantitä de matiåre du corps präsent ne change pas On peut donc Åcrire : n i = n f c i. v i = c f. v f Pour la dilution d un acide, on raisonne sur [ H 3 O + ] Pour la dilution d une base, on raisonne sur [ HO ] 4
CalCul du nombre de moles : Cas GENERAL m : masse du corps M : masse molaire n = m M Pour un GAZ v : volume du gaz et V m : volume molaire des gaz V m =,4 L.mol -1 dans les Conditions Normales de TempÅrature et de Pression To = 73 K Po = 10 5 Pa n = v V m Pour une SOLUTION c : concentration molaire de la solution en mol.l -1 V : volume de la solution n = c. V Pour une Äquation chimique avec des ELECTRONS 1 Faraday = charge d une mole d Älectrons 1 F = 96500 C RÄsolution d un problçme de chimie : Ecrire l Äquation de la räaction chimique : Equilibrer l Äquationn : a A + b B c C + d D Calculer la ou les donnäes de l ÄnoncÄ Faire le tableau d avancement de la räaction : EQUATION CHIMIQUE ETAT du SYSTEME a A b B c C d D ( en mol ) ( en mol ) ( en mol ) ( en mol ) ( en mol ) t = 0 0 n A n B n C n D t quelconque x n A a x n B b x n C + c x n D + d x t final x L DÅterminer le råactif limitant x L : - s il y a 1 seule donnåe, alors c est la donnåe qui est le råactif limitant - s il y a donnåes, il faut calculer chaque avancement de faéon såparåe : x et x : c est la valeur la plus petite qui donnera le räactif limitant x L. ComplÄter le tableau d avancement Calculer les grandeurs inconnues en utilisant la bonne formule pour le nombre de moles 5