Chimie Flashcards
Principe de Pauli
Deux fermions appartenant à un même système ne peuvent avoir le même état quantique.
Dans le cas d’un atome, deux électrons ne peuvent donc pas avoir le même quadruplet n, l, ml, ms
Règle de Klechkowski
Dans un atome à plusieurs électrons les sous couches se remplissent dans l’ordre n+l croissant.
Si deux couches ont la même valeur pour n+l, les sous couches se remplissent dans l’ordre n croissant.
Règle de Hund
Lors du remplissage incomplet d’une sous couche, les électrons occupent le maximum d’orbitales avec des ml différents (les électrons non appariés ont leurs spins parallèles (même ms)
Électrons de valence
Électrons qui appartiennent à la sous couche de numéro n le plus élevé (toujours une couche s) et ceux qui appartiennent à la couche en cours de remplissage
Les autres électrons sont les électrons de cœur
État stationnaire d’un atome décrit par quatre nombres quantiques
nombre quantique principal : n∈ℕ*
nombre quantique secondaire : l ∈ [| 0; n-1 |]
nombre quantique magnétique : ml ∈ [| -l; l |]
nombre quantique magnétique de spin : ms = ± 0.5
Remplissage des sous couches
1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²
Colonne XVIII du tableau périodique
Gaz nobles
Colonne XVII du tableau périodique
Halogènes
Colonne I du tableau périodique
Métaux alcalins, extrêmement réducteurs, réagissent violemment avec l’eau et l’oxygène
Colonne II du tableau périodique
Alcalino-terreux
Oxydant
Espèce capable de capter un ou plusieurs électrons. Il y a alors réduction
Réducteur
Espèce capable de céder un ou plusieurs électrons. Il y a alors oxydation
Couple rédox
ox/ red : ox + ne⁻ = red
Dismutation
L’élément est à la fois réducteur et oxydant dans la même réaction
Médiamutation
Une médiamutation est une réaction chimique dans laquelle les réactifs sont deux espèces différentes (nombre d’oxydation différent) d’un même élément chimique. Ces réactifs donnent comme produit une troisième espèce, toujours du même élément, mais dont le nombre d’oxydation est intermédiaire.
(réaction opposée de la dismutation)
Lieu de l’oxydation
anode
Les électrons quittent l’anode, et le courant orienté vers l’anode est positif
Lieu de la réduction
cathode
Les électrons arrivent sur la cathode, et le courant orienté vers la cathode est négatif
Pile : ΔrG
À T, P constantes
ΔrG = - neF
où F la constante de Faraday
e la fem de la pile (orientée du - vers le +)
et n le nombre stœchiométrique d’électrons transitants
Constante de Faraday
F = e*Na ≈ 96 500 C/mol
avec e ≈ 1.6e-19 C la charge élémentaire
et Na ≈ 6.02e23 mol⁻¹ le nombre d’Avogadro
Relation de Nernst
E = E° + (RT/nF)ln( act(ox)/act(réd) )
≈ E° + (0.06/n)*log( act(ox)/act(réd) )
où n est le nombre d’électrons mis en jeu dans la demi-équation
Constante d’équilibre d’une réaction (pile)
RT/F * ln K = n₁n₂(E₁° - E₂°)
Couple O₂/H₂O
E = 1.23 - 0.06pH
Couple H₂O/H₂
= Couple H⁺/H₂
E = - 0.06pH
Couple Li⁺/Li
E° = -3 V
Couple Zn²⁺/Zn
E° = -0.76 V
Vitesse de réaction
v = 1/V * |dξ/dt| = | I | / nFV
avec n le nombre d’électrons mis en jeu dans la demi-équation et V le volume
I = jS avec j densité de courant et S la surface utile de l’électrode
Propriétés courbes courant-potentiel
Point à courant nul : potentiel de Nernst
I > 0 : oxydation
I < 0 : réduction
Courant limite de diffusion
Palier de courant dû à la diffusion
Cause : vitesse élevée donc consommation rapide des espèces et problème d’approvisionnement au voisinage de l’électrode
Valeur du courant limite proportionnelle à la concentration de l’espèce et à la surface d’électrode immergée
Obtention d’une vitesse de réaction élevée
Prendre des couples avec des différences de potentiel les plus importantes possibles
Potentiel mixte
Point où | ia | = | ic |
Si la valeur du courant au point de potentiel mixte est faible, la réaction est lente
Définition de la pile
Convertisseur énergie chimique vers énergie électrique (= générateur)
Une pile n’est pas rechargeable
Définition de la batterie
C’est une association série
Définition de l’électrolyseur
Convertisseur énergie électrique vers énergie chimique : force une réaction spontanée
Définition accumulateur
Dispositif électrochimique pouvant fonctionner en générateur ou en récepteur
Définition de la fem
Tension en circuit ouvert
En débitant du courant, fem ≥ tension
Capacité d’une pile ou d’un accumulateur
Charge maximale pouvant être débitée (en C ou en Ah = 3600 C)
Rem : 1 kWh = 3.6 MJ
Tension délivrée par une pile
U = e - (ηa + |ηc|) - Ri
e correspond à la fem
(ηa + |ηc|) correspond aux surtensions (cinétique)
Ri correspond aux pertes ohmiques
Bon générateur
fem élevée et surtensions faibles
En milieu aqueux le mur du solvant ne permet guère de dépasser 1.2 V pour la fem (en pratique plus grâce aux surtensions)
Travail maximum récupérable
ΔG = We - T*Sc avec We ≤ 0 le travail donné à la résistance
| We | ≤ | ΔG |
Tension de fonctionnement d’un électrolyseur
U = E + (ηa + |ηc|) + R*i
où U est la tension à appliquer
Rendement faradique
r = charges ayant participé à la réaction (obtenues à partir de la masse produite) / charges ayant transité (q = I*t)
Souvent r proche de 100 % (pas de réactions parasites)
Définition de la corrosion humide et facteurs l’amplifiant
Phénomène par lequel un métal ou un alliage s’oxyde en milieu aqueux
Facteurs amplifiant cette corrosion : présence de O₂ et d’eau de mer (ions forcent le transfert des charges)
Corrosion dans l’eau : sur longue durée, action de O₂ et sur courte durée, action de H₂O
Zones sur diagramme potentiel-pH
immunité : domaine du métal
corrosion : oxydation en espèce soluble (disparition à terme)
passivité : oxydation en espèce solide (formation d’une croûte solide en surface pouvant protéger le métal)
Colonne XVI du tableau périodique
Ce sont les chalcogènes
Énergie d’ionisation
L’énergie d’ionisation d’un atome ou d’une molécule est l’énergie qu’il faut fournir à un atome neutre pour arracher un électron. Plus généralement, la nième énergie d’ionisation est l’énergie requise pour arracher le nième électron après que les n-1 premiers électrons ont été arrachés.
