Examen 2 (chapitre 4 et 5) Flashcards
Les gaz ont les caractéristiques physiques suivantes
-les gaz épousent le volume et la forme de leur contenant.
-les gaz sont compressibles (les solides et les liquides le sont très peu).
-les gaz introduits dans un même contenant se mélangent complètement pour former un mélange homogène.
-les gaz ont des masses volumiques très inférieures à celles des solides et des liquides. Pour
cette raison, on exprime r en g/L et non en g/mL.
Décris la pression
Les particules des gaz sont toujours en mouvement et entrent en collision avec les parois du contenant dans lequel elles se trouvent.
Ceci cause une pression sur les parois du contenant.
La pression est une force appliquée sur une surface:
Unité de pression SI est le pascal (Pa)
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Décris la pression athmosphérique
La pression atmosphérique est la pression exercée par la colonne d’air qui s’étend sur la surface de la Terre à partir du niveau de la mer jusqu’à la haute atmosphère. Elle se mesure à l’aide d’un baromètre au mercure.
760 mm de Hg = 101,325 kPa
Quels sont les quatres lois qui résument les propriétés physiques des gaz?
-Loi de Boyle-Mariotte (p.139) – relation pression- volume
-Lois de Charles-Gay-Lussac (p.140) – relations température-volume et température-pression
-Loi d’Avogadro (p.142) – relation volume-nombre de molécules
-Loi des gaz parfaits (p.143) – combinaison des trois premières lois
Explique LA LOI DE BOYLE-MARIOTTE
LA RELATION PRESSION-VOLUME
Loi de Boyle-Mariotte: la pression d’une quantité donnée de gaz maintenu à une température
constante est inversement proportionnelle à son volume.
Dans deux ensembles de conditions différentes: P1V1 = k1 et P2V2 = k1
PV = k1 où k1 est la constante de proportionnalité
P1V1 = P2V2
Explique LA LOI DE CHARLES-GAY-LUSSAC
LES RELATIONS TEMPÉRATURE-VOLUME ET TEMPÉRATURE-PRESSION
À pression constante pour une masse donnée de gaz, le volume du gaz augmente si la
température augmente et vice versa.
La même expérience à différentes pressions démontre que l’extrapolation de toutes les droites mène à T = -273,15°C ou 0K et à une volume égal à zéro.
Le volume d’un gaz est proportionnel à sa température.
La loi de Charles-Gay-Lussac: le volume d’une quantité donnée de gaz maintenu à une pression constante est directement proportionnel à sa température absolue (en Kelvin).
Pour deux ensembles de conditions différentes
V = k2T où k2 est la constante de proportionnalité
V/T = k2
V1T1= V2T2
Une autre forme de la loi décrit la relation température-pression à volume constant
La pression d’un gaz est proportionnelle à la température
Pour deux ensembles de conditions différentes:
P = k3T où k3 est la constante de proportionnalité
P/T = k3
P1T1= P2T2
explique LA LOI D’AVOGADRO
LA RELATION VOLUME-NOMBRE DE MOLÉCULES
Loi d’Avogadro: à pression et à température constante, le volume d’un gaz est directement proportionnel au nombre de moles de gaz présentes
V = k4n où k4 est la constante de proportionnalité
Lors de la réaction de deux gaz le rapport entre leurs volumes respectif est un nombre simple.
Lorsque le produit est un gaz, le rapport entre son volume et ceux des réactifs est aussi un
nombre simple.
explique loi des gaz parfaits
Loi des gaz parfaits: met en relation les quatre lois des gaz, donc les quatre variables expérimentales P, V, T et n.
V 1/P
V T
P T
V n
PV = nRT
Explique ce qu’est un gaz parfait
Gaz parfait: gaz hypothétique dont le comportement (P, V, T, n) peut être exactement prévu par la loi des gaz parfaits
Molécules ne s’attirent ni se repoussent, volume
négligeable par rapport au volume du contenant
N’existent pas dans la nature mais les gaz réels dans des limites de pression et de température se rapprochent du comportement d’un gaz parfait
Quest-ce qu’est le volume molaire?
Volume molaire: volume d’1 mole de gaz à TPN = 22,414 L
Pression partielle
pression de chacun des gaz
constituant un mélange
Loi des pressions partielles
la pression totale d’un mélange de gaz est la somme des pressions que chaque gaz exercerait s’il était seul.
LA THÉORIE CINÉTIQUE DES GAZ
La théorie cinétique des gaz a été largement développée par Ludwig Boltzmann et James Clerk Maxwell au 19e siècle.
-elle comporte des généralisations et des modélisations mathématiques concernant le comportement des gaz.
Quels sont les quatres postulats qui definissent la théorie cinétique des gaz?
- Un gaz est formé de molécules séparées les unes
des autres par des distances beaucoup plus
grandes que leurs propres dimensions. - Les molécules gazeuses sont constamment en
mouvement dans toutes les directions. Les collisions
entre les molécules sont parfaitement élastiques. - Les molécules gazeuses n’exercent aucune force
attractive ou répulsive entre elles. - L’énergie cinétique moyenne des molécules d’un
gaz est proportionnelle à la température de ce
gaz en kelvins. Deux gaz à la même température
ont la même énergie cinétique moyenne.
La diffusion gazeuse
le mélange graduel d’un gaz avec les molécules d’un autre gaz, causé par leurs propriétés cinétiques
Loi de diffusion de Graham
Dans les mêmes conditions de pression et de température, les vitesses de diffusion des gaz (v) sont inversement proportionnelles à la racine carrée de leur masse molaire (M) respective.
Effusion gazeuse
Phénomène où un gaz sous pression s’échappe d’un compartiment en passant par une petite ouverture.
Quel sont les conditions qui rendent un gaz imparfait
À certaines conditions de pression et température, ils ne suivent plus la loi des gaz parfaits
À des pressions ≥500 kPa, les forcent intermoléculaires sont très importantes.
À basse température, l’Éc est plus faible, ce qui empêche les molécule d’échapper aux forces d’attraction intermoléculaires.
Les atomes et molécules occupent réellement un volume qui est négligé dans la loi des gaz parfaits
Qui élbora la théorie des quanta? Décris cette théorie
1900: Max Planck élabora la « théorie des quanta »
pour expliquer le fait que les « atomes et molécules
émettent de l’énergie uniquement par multiples entiers d’une quantité minimale d’énergie appelée quantum » et non de façon continue comme les corps macroscopiques.
* Les atomes et molécules absorbent et émettent de
l’énergie sous forme de rayonnement.
* Ce rayonnement peut être défini comme une onde
Onde
vibration temporaire par laquelle l’énergie est transmise
* Ex: lumière, le son, les vagues, les séismes
Quels sont les caractéristiques d’une onde?
Longueur d’onde (l, lambda): distance entre
deux points identiques situés sur deux ondes
successives
* Fréquence (f): nombre d’ondes qui passent en
un point donné par seconde
* Amplitude: distance entre la ligne médiane
de l’onde et la crête ou entre la médiane et
le creux
* Vitesse de propagation: vp = lf
Onde électromagnétique
La lumière est constituée d’ondes électromagnétiques
* Onde électromagnétique: onde qui vibre selon deux composantes
* composante électrique
* composante magnétique
* Ces composantes ont la même longueur d’onde et la même fréquence mais se déplacent selon des plans perpendiculaires
❑ Les ondes lumineuses se propagent dans le vide à la vitesse de la lumière.
❑ Leur vitesse de propagation est
donc: c = lf ≈3,00 x 108 m/s (constante)
Rayonnement électromagnétique
émission ou une transmission d’énergie sous forme d’ondes électromagnétiques.
spectre électromagnétique
Le spectre électromagnétique est la gamme étendue de fréquences et de longueurs d’onde possibles de la « lumière ».
Lumière blanche
Lumière blanche: superposition de toutes les longueurs d’onde ou fréquences du domaine du visible
* Elle a un spectre continu car toutes les longueurs d’onde (ou couleurs) se succèdent sans interruption.
* Elle est polychromatique car elle comporte plusieurs longueurs d’ondes
Quantum
Quantum: plus petite quantité d’énergie pouvant être émise ou absorbée sous forme de rayonnement électromagnétique
effet photoélectrique
La théorie quantique de Max Planck a permis à Albert Einstein d’expliquer l’effet photoélectrique
* phénomène au cours duquel des électrons sont éjectés de la surface d’un métal sous l’action d’un faisceau lumineux
* L’éjection d’électrons indépendante de l’intensité lumineuse et est observée seulement lorsque la fréquence du faisceau dépasse une certaine valeur (fréquence seuil).
* La fréquence seuil dépend de la nature du métal.
* Plus l’intensité du faisceau est élevée, plus il y aura d’électrons éjectés.
Lors de l’effet photoélectrique, un photon entre en collision avec un électron et lui transfère son énergie.
* Si le photon est à la fréquence de seuil, l’électron sera éjecté de l’atome.
* Plus il y a plus de photons (intensité lumineuse), plus il y aura d’électrons éjectés.
* Si le photon a une fréquence plus élevée que la fréquence de seuil, l’électron éjecté aura aussi de l’énergie cinétique Ec.
* EL correspond à l’énergie de liaison de l’électron dans l’atome.
Photon
une particule de lumière, qui correspond à un quantum
Ephoton = hf, où f est la fréquence de la lumière
Spectres d’émission
spectres continus ou discontinus des rayonnements émis par les substances
❑Une émission peut se produire suite à un apport d’énergie thermique, une décharge électrique, une irradiation électromagnétique etc.
❑Le Soleil émet un spectre continu
❑Les atomes et molécules émettent plutôt la lumière à des longueurs d’onde qui leurs sont caractéristiques, donc des spectres discontinus ou spectres de raies.
Nouvelle théorie atomique proposée
1913-Nouvelle théorie atomique proposée par Niels Bohr.
* L’énergie des atomes est quantifiée.
* Les électrons gravitent autour du noyau à des niveaux d’énergie spécifiques
Spectre de l’hydrogène, nomme les séries, leur état finale
Série de Bracket: nf=4, IR
Série de Paschen: nf=3, IR
Série de Balmer: nf=2, visible
Série de Lyman: nf=1, UV
Spectroscopie d’émission
atomique (SEA)
Spectroscopie d’émission atomique (SEA): méthode analytique qui permet l’identification d’éléments dans un échantillon selon leur spectre de raies.
* Les éléments ont des longueurs d’onde d’émission qui leur sont spécifiques
Spectroscopie d’absorption atomique (SAA)
Spectroscopie d’absorption atomique (SAE): étudie les spectres de longueurs d’ondes absorbées par les atomes
* ils sont complémentaires aux raies d’émission
Quel principe démontre Werner Heisenberg
1927: Werner Heisenberg démontre le principe selon lequel « il est impossible de connaitre avec précision à la fois la position et la quantité de mouvement d’une particule à l’échelle atomique»
* Dx et Dp sont les incertitudes sur la position et la quantité de mouvement (p = mv)
Principe d’incertitude de Heisenberg
Dans quel ordre (plus énergitique au moins énergitique) se trouve les séries de spectres électromagnétique
Rayons gamma, Rayons X, Ultra Violet(UV), Visible, Infra Rouge(IR), Micro-Ondes, Ondes Radio(FM et puis AM) et Grandes ondes Radio
TPA
Conditions ambiantes de température et de pression: 25 degré celsius et 101.325 kPa
Comment prédire l’état(solide liquide gazeux) d’un composé?
Il faut etre en mesure de comprendre la nature des forces qui retiennent ensemble les molécules qui le composent. Plus ces forces sont importantes, moins un composé est susceptible de se retrouver a l’état gazeux dans les conditions ordinaire.
TPN
Pression athmosphérique normale: 0 deg C , 101.325kPa ou 760 mmHg, Une mole = 22,414L
Pourquoi certaines molécules d’eau peuvent s’évsporer a 25deg C alors que sa température d’ébullition est de 100 degC?
En effet, bien qu’elles soient peu nombreuses, les molécules d’eau qui se déplacent dans le liquide a grande vitesse peuvent posséder une énergie cinétique suffisante pour briser les intéractions qui les retiennent a l’état liquide et passer a l’état gazeux. Plus la température augmente, plus le nombre de molécules ayant l’énergie cinétique suffisante pour passer à l’état gazeux augmente, ce qui explique que la vitesse d’évaporation augmente avec la température.
Quel est l’étendue de valeurs du spectre visible?
400 à 700 nm
Quel est l’ordre des couleurs du spectre visible du plus énergitique au moins énergitique?
violet, indigo, vert, jaune, orange et rouge
Qu’est-ce qu’un solide incandescent
Lorsque chauffé, un solide peut devenir incandescent, c’est-à-dire qu’il peut émettre un rayonnement constitué de différentes couleurs. La lumière rouge de l’élément tubulaire d’une cuisinière et la lumière blanche brillante d’une ampoule au tungstène en sont des exemples.
Qu’est-Ce qu’est la théorie des quanta
-Les rayonnements sont émis par des petits paquets discontinus(quanta). L’énergie d’une radiation est donc dite quantifiée.
-L’énergie d’une radiation est proportionnelle à sa fréquence et elle est toujours émise dans des quantités qui sont des multiples de hf.
-Cette théorie, émise par Planck, a permis d’expliquer le rayonnement des solides incandescents.
Qu’indique Louis de Broglie
En 1924, il indique la relation mathématique que toute particule dois être associé à une longueur d’onde.
-Dualité onde-particule
Dans l’atome d’hydrogène, l’électron doit se comporter comme une onde stationnaire dont la longueur d’onde correspond à la circonférence de l’orbite
