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biophysique > les états de la matière part 2 > Flashcards

les états de la matière part 2 Flashcards

1
Q

qu’elle est la composition d’une solution?

A

elle est composée d’un solvant et d’un soluté

le solvant est le plus souvent un liquide
le soluté peut être liquide solide gazeux

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Q

Le plus souvent une solution est :

A

liquides = solution gazeuse

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3
Q

le plus souvent le soluté est …

A

solide

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4
Q

de quoi dependent les propriétés des solutions ?

A
  • de leur composition qualitative (réactions chimiques)
  • de leur composition quantitative (osmose et pression osmotique, abaissement de la pression de vapeur,
    élévation du point d’ébullition, abaissement du point de congélation)
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5
Q

que veut dire le terme Électrolyte?

A

c’est une substance qui en solution se dissocie plus ou moins en ions

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6
Q

définition d’une solution ?

A

c’est un système dispersé constitué de 2 ou plusieurs somposants :
Phase dispersante + 1 ou pls phases dispersées
(majoritaire) (minoritaire)

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7
Q

que ce passe-t-il qaund il y a une dispersion au stade moléculaire ?

A

il y a un mélange homogène en phase condensée solide ou liquide avec un ou pls solvants et un ou pls solutés.

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8
Q

une solution =

A

Solvant(s) + Soluté(s)
composé(s) majoritaire(s)+ corps dissous ds le solvant (liq,S ouG)
=>liq + Composé(s) minoritaire(s)

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9
Q

que ce passe-t-il si il y a un mélange de liquides et que le solvant est le liquide le plus abondant?

A
  • soluté sous forme d’ion: s° électrolyte
  • soluté sous forme de molécules neutres: s° non électrolyte

si s° électrolyte = conduction courant

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10
Q

S° insaturée ?

A

peut encore dissoudre du soluté

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11
Q

S° saturée ?

A

ne peut plus dissoudre de soluté

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12
Q

s° surtarurée :?

A

contient plus de soluté dissous qu’à l’équilibre

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13
Q

Comment appel-t-on les solutés qui permettent conductivité du courant ?

les soluté sont mis en solution (eau)

A

ce sont des électrolytes

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14
Q

que ce passe-t-il lors de la rupture des molécules par le solvant (eau)?

A

il y a l’apparition d’ions secondaires
⚠️ l’ion secondaire n’appartient pas au soluté, mais apparaît suite à la dissolution du soluté

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15
Q

électrolyte fort?

A

électrolyte qui est totalement dissocié dans l’eau
α =1

α= n dissous/m tot

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16
Q

électrolyte faible?

A

il est partiellement dissocié, créant un mélange d’ions, de molécules du soluté et de molécules du solvant
0<α< 1

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17
Q

qu’elle est la particularité des s° micromoléculaires / cristalloïdes

A

elles se déplacent facilement d’un compartiment à un autre
° elles contiennent quelques diaines d’atomes.

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18
Q

qu’elles sont les particularités des solutions macromoléculaire

A

elles restent bloquées dans les compartiments
* les molécules contiennent 10^3 et 10^9 atomes
* sont a l’opposé des s° micromolé : elles ne traversent pas certaines mb
* agglomérats de très nombreuses petites molécules

tailles molécules= même ordre de tailles que certaines macromolécules

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19
Q

pourquoi on dit qu’une solution est idéale?

A

c’est quand les différentes interactions intermoléculaires sont d’intensités =, la présence de soluté ne modifie pas les forces intermoléculaires qui éxistant dans le solvant pur.

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20
Q

comment une solution pourrait tendre vers l’idéalité?

A
  • elle tend cers l’idéalité au fur et à mesure qu’on la dilue
  • moins on a de soluté, moins le soluté va modifier les force intermoléculaires
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21
Q

quelles sont les solutions qui ne peuvent pas être considérés comme s° idéales ?

A
  • s° électrolytiques non diluées (C> 10^-3mol.L)
  • s° macromoléculaires car volume molé de macromolécules et de solvant très differents
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22
Q

composition des solutions

les Solides (S)

A

quantité dissoute très variable, mais finie (saturation)

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23
Q

composition des solutions

gaz (G)

A

quantité dissoute, fonction de la préssion partielle

(loi de henry)

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24
Q

composition des solutions

Liquides (L) miscibles:

A

se mélangent en une seule phase, quelles que soient les quantités respectives en présence

ex alcool et eau

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25
Q

composition des solutions

L non-miscibles

A

restent séparés, la phase la plus lourde reste au fond du récipient.
Par agitation, formation de très fines goutelettes

ex huile et l’eau

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26
Q

composition des solutions

L partiellement miscibles

A

se mélangent jusqu’à une certaine concentration de soluté au-delà de laquelle apparaît une démixtion, avec apparition de 2 phases liquides chacune ayant une proportion de solute + solvant différente

démixtion équivalent de saturation

ex l’eau et l’ether
cf p 27 cours du tutorats

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27
Q

différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution

la fraction molaire

formule

A

xi= ni/ntot
ou x1= n1/n1+n2
(n1= moles d’un composé 1: solvant
n2=moles d’un composé 2: soluté)

/!\ Une fraction molaire n’a pas d’unité !

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28
Q

différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution

fraction molaire

A

elle ne fait appel a aucune distinction soluté/solvant et est indépendantes des conditions de mesures (T°)
en solution biologique, fraction molaire de l’eau proche de 1 et celle des solutés très petites devant 1)

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29
Q

différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution

Concentration massque

formule

A

Cm=m/Vsol
m = masse du composé
V= volume de solution
en Kg.m^-3 (SI)
g.L^-1

rmq: V dépend de la T°

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30
Q

différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution

concentration massique interprétation de la formule

A

= rapport de la masse (m) de solutés au volume (V) soit de solutions, soit du solvant

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31
Q

différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution

concentration molaire :molaRité

formule

A

C=n/Vsol
n= nombre de models du composé (soluté)

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32
Q

différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution

concentration molale: molaLité

formule

A

M0= n/m solvant
n= nombres de moles du composé (soluté)
m= massse du solvant

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33
Q

différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution

Concentration équivalente

explication

A
  • la quantité d’ions formés pendant la dissociation des composés ioniques ou ionisation de composés polaires va s’exprimé enéquivalent

les ions peuvent être porteurs de charges positives et négatives

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34
Q

différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution

Comment s’exprime la concentration équivalente

A

en litre par solution = Eq.L-1ou le plus souvent mEq.L-1 ou par Kg de solvants

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35
Q

différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution

formule de la concentration équivalente

A

si l’ion a une charge z et une concnetration molaire C sa concentration équivalent Ceq= z.C

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36
Q

À quoi correspond : α ?

A

α= coefficient de dissociation

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37
Q

que ce passe-t-il si α=1

A

complètement dissocié (les composés ionique ou l’ionansiation de composés polaires mis en solutions)

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38
Q

que ce passe-t-il si 0<α<1

A

partiellement dissocié

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39
Q

différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution

si dans un milieu liquide les molécules de solvants et de soluté, neutres ou ioniques se deplacent que ce pass-t-il?

A

les molécules de solvants et de soluté vont constituer une entité cinétique

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40
Q

différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution

une osmole ?

(osm)

A

=nombre d’entités cinétiques = Na
il est soit rapporté au Vs° osmolaRité osm.l-1 soit à la **masse de solvant osmolaLité, osm.kg-1

41
Q

différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution

de quoi dependent l’osmolalité et l’osmolarité ?

A

de la molarité (mol.L-1) et de la molalité(mol.Kg-1) mais aussi du degré de dissociation α (= n dissociées/n tot) du soluté

42
Q

formule du degré de dissociation α

A

α = n dissocié / n total

43
Q
A
43
Q

État gazeux

c’est quoi un gaz ?

A

=ensemble d’atomes ou de molécules indépendants les uns des autres dont l’E d’agitation thermique est bien supérieure aux E de liaison intermoléculaire.

44
Q

État gazeux

on dit qu’un gaz est parfait quand?

A

il est suffisament éloigné de ses conditions de liquéfaction = P° faible et T° élevée

45
Q

État gazeux

comment peut-on décrire un gaz parfait?

A
  • selon la description macroscopique
  • selon la description microscopique
46
Q

État gazeux

description macroscopique

A

on va étudier les lois observables traduisant la dépendance entre les variqbles d’état du gaz parfait telles que n , V, P et T

n= quantités de matière ; V= volume
P= P° T=T°

47
Q

État gazeux

la description microscopique

A

c’est la théorie cinétique des gaz que l’on étudie => comportement des molécules réelles lors des collisions

48
Q

État gazeux_Relations entre les variables d’états

à quoi sert la loi de Boyle-Mariotte

A

elle permet d’étudier la P° et le V

avec n et T° cst

49
Q

État gazeux_Relations entre les variables d’états

À quoi sert la loi de Charles

A

= la relation entre le V et la T°

avec n et P° cst

50
Q

État gazeux_Relations entre les variables d’états

À quoi sert la loi de Gay-Lussac

A

elle permet d’étudier la relation entre la P° et la T°

avec n et V cst

51
Q

État gazeux_Relations entre les variables d’états

Équations des gazs parfaits :

A

P.V=n.R.T

avec n=cste dans toute les lois
T° T à mettre en Kelvin

52
Q

État gazeux_Relations entre les variables d’états

explication de la loi de Boyle-Mariotte

A
  • T° cst, pour une masse de gaz donnée, le diagramme P°/V est une branche d’hyperbole équilatère.
  • On a des courbes isothermes
  • P.V=cste
  • si P augmente alors V diminue et inversement
53
Q

État gazeux_Relations entre les variables d’états

Loi de Charles explication:

A

à P cst, pour une masse de gaz donnée, la variation relative de volume est une fonction linéaire de la variation de la T°

ΔV
____ = Cste
ΔΤ
* courbes isobares (V/T=CSTE)

54
Q

État gazeux_Relations entre les variables d’états

loi de Gay-Lussac explication

A

À V cst pour une masse de gaz donnée, la variation relative de P° est une fonction linéaire de la variation de T°
courbes isochores P/T=cste

55
Q

État gazeux_Relations entre les variables d’états

Équation des gaz parfaits comment on l’obtient

A

en appliquant les lois précédentes pour une masse de gaz donnée d’un gaz parfait.

si besoin voir la démonstration à partir de la page 33 (cours tutorat)

56
Q

État gazeux_cste des gaz parfaits

que nous dits la loi d’avogadro

A

pour une mole de gaz le volume molaire gazeux normal est de 22,414 litres à 0°C sous une atmosphère

0°C= 273,15 K

57
Q

État gazeux

quelle loi décirt la pression partielle d’un gaz

A

la loi de Dalton

58
Q

État gazeux

Pression totale

(loi de dalton)

A

= somme des pressions partielles (pi)
P=Σ pi

59
Q

État gazeux

pression partielle

loi de Dalton

A

= P° qu’exercerait le gaz i s’il était dans le même V à la même T
pi = ni.R.T/ V

60
Q

État gazeux

C’est quoi la théorie cinétique des gaz

(aspect quantitatif)

A
  • => description microscopique du comportment et des interactions des molécules de gaz.
  • elle va expliquer les principales propriétés des gaz (P°et diffus°).
61
Q

État gazeux

sur quoi est basée la théorie cinétique des gaz?

A

sur une approche statistique utilisant la distribution de Boltzmann

62
Q

État gazeux

quelles sont les hypothèses pour les gazs parfaits?

A
  1. molécules ponctuelles, en mt incessant et désordonné, + pas d’interaction entre elles.
  2. Déplacement en ligne droite entre chaque collis°
  3. chocs élastiques= **conservation de l’E cinétique **lorsqu’elles rencontrent une paroi
  4. Molé pas toutes la même vitesse/direction/E cinétique ind; mais E cinétique totale est cste

conservation E cinétique= pas de perte d’E

63
Q

État gazeux

que dit la distribution de Maxwell-Boltzmann

A

si T augmente le nombre de molécules rapides augmente aussi

64
Q

État gazeux

E cinétique moyenne d’une molécule E

A
  • E=1/2 mve^2
    ve = vitesse efficace ou quadratique moyenne des molécules

p= molécules

65
Q

État gazeux

ve

formule

A
  • elle diffère de la vitesse moyenne
  • ve= √Σvi^2/p

vse moyenne= v=v1+v2+vi/p

66
Q

P° d’un gaz

que ce passe-t-il quand une molé de gaz de masse m arrive sur la paroi d’un recipient perpendiculairement à une vse v?

A

le choc est élastique donc la variation de quantité de mouvement est de/
mv-(-mv) = 2mv

67
Q

P° d’un gaz

caractéristique de la vse efficace des molécules de gaz ?

A

elle est prportionelle à la racine carée de T et inversement proportionnelle à la racine carrée de la masse molaire du gaz

68
Q

formule de l’E cinétique moyenne d’un gaz parfait

A

E= (nkT)/2
ne dépend que de la température absolue et est indépendante de la nature du gaz

69
Q

l’énergie cinétique moyenne pour un gaz monoatomique ?

A

est de translation et égale à 3/2 kT

(1/2 kT par degré de liberté dans l’espace )

70
Q

l’E cinétique moyenne pour un gaz diatomique?

A

est égale à 5/2 kT, associe translation (3/2kT), rotation (1/2kT) et vibration (1/2 kT)

71
Q

E cinétique moyenne pour un gaz pluri-atomique =?

A

à 6/2 kT

72
Q

Combien vaut n pour un gaz monoatomique?

n= nbre entier

A

il vaut 3
E de translation

73
Q

combien vaut n pour un gaz biatomique ?

A

il vaut 5
E de translation et de rotation

74
Q

combien vaut n pour un gaz. pluriatomique

A

il vaut 6
E de translation, rotation et vibration

75
Q

Travail de compression ou de détente d’un gaz_Interprétation moléculaire

c’est quoi la compression?

A

c’est le rapprochement des molé de gaz donc nécéssité d’un apport dE pour lutter contre l’agitation moléculaire.
E fourni par le milieu ext est comptée positivement p1<p2

76
Q

Travail de compression ou de détente d’un gaz_Interprétation moléculaire

la détente c’est quoi?

A

phénomène inverse donc nécessité d’un apport d’E pour lutter contre agitation moléculaire.
e fourni par le système est comptée négativement p1>p2

p =P°

77
Q

Travail de compression ou de détente d’un gaz

le travail (W) de compression d’un gaz correspond à ?

A

l’augmentation d’E de ce gaz lorsqu’il passe de la P° p1 à P° p2

78
Q

Travail de compression ou de détente d’un gaz

formule du travail de compression d’un gaz

A

W=n.(RT.ln p2 - RT .ln p1)

79
Q

Travail de compression ou de détente d’un gaz

Est-ce que latranformation d’un gaz est-elle réversible?

(dilatation ou compression)

A

oui

80
Q

Travail de compression ou de détente d’un gaz

de quoi dépend la variation d’E ?

A

de l’État initial final

81
Q

Travail de compression ou de détente d’un gaz

formule du potentiel chimique

A

μ = RT ln p
ou
μ= μ0 + RT ln p
avec μ0 = potentiel chimique de référence (p=1 -> 1 atm = P° de reference)

82
Q

Travail de compression ou de détente d’un gaz

signification formule du potentiel chimique ?

A

le potentiel chimique du gaz ou niveau énergétique auquel se trouve portée une mole de gaz à la p° et T

83
Q

définition des gaz réels :

A
  • lorsque P° est voisine de P° atm les écarts entre éq d’état théorique et l’exp sont faible
  • lorsque T° diminue et que P° augment (= rapproche des condition de changement d’état,) relations de proportionnalité entre les varaibles ne sont plus vérifiées
  • familles de courbes isothermes et isobares des daz réels sont très différentes des gaz pft
  • les gaz réels peuvent se liquéfier par compression et/ou refroidissement.
84
Q

conséquence de défintions des gaz parfaits.?

A

comportement d’un gaz s’écarte d’autant plus de celui d’un gaz pft que sa T diminue et que sa P° augmente

cad qu’il se rapproche des conditions de liquéfaction

85
Q

que suppose la théorie cinétique des gazs parfaits

A

qu’il n’y ait pas d’interaction entre les molécules de gaz

86
Q

qaund la théorie cinétique n’est plus aplicable?

A

si la densité du gaz augmente
donc quand P° augmente et T diminue

87
Q

les gaz réels

est-ce que le colume des molécules est négligeable?

A

non elle n’est plus négligeable par rapport au volume total: Eq de van der Waals :
(p+ a/ V^2) (V-b)= RT pour une mole

88
Q

les gaz réels

que veut dire (v-b)

A

= b ou covolume

89
Q

les gaz réels

c’est quoi le covolume

A

= volume disponible pour l’agitation moléculaires inferieure au Vtot car volume des mole est non négligeable

90
Q

les gaz réels

P° de cohésion ou p° interne π

A

π =p1 - p2
la p° p éxercée effectivement par un gaz réel sur une paroi est inferieure à la P° p1 qu’exercerait le même gaz à l’état parfait

91
Q

les gaz réels

loi des gaz réels

A

(p+π) (V-b) = RT
π= a/ V^2
a = cst

92
Q

T° de fusion des gaz réels

A

=> varient très peu avec la P°

93
Q

T° d’eb ou de condensation des gazs réels ?

A

sont beaucoup plus influencées par la P°

94
Q

Quand est-ce qu’un gaz réel aura un comportement voisin d’un gaz parfait ?

A
  • faible masse molaire
  • molécule non polaire
  • grand volume disponible donc faible p°
  • T° élevé et P° faible, éloignée du point de condensation
95
Q

mélange gazeux

fraction molaire

formule

A

xi = ni/ n1+n2…

96
Q

mélange gazeux

explication fraction molaire

A

= rapport du nombre de moles de chaque gaz au nombre total de moles du mélange

97
Q

mélange gazeux

quelle loi intervient dans la dissolution des gaz ?

A

la loi de henry

98
Q

mélange gazeux

que dit la loi de henry

A

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