les états de la matière part 2 Flashcards
qu’elle est la composition d’une solution?
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
Le plus souvent une solution est :
liquides = solution gazeuse
le plus souvent le soluté est …
solide
de quoi dependent les propriétés des solutions ?
- 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)
que veut dire le terme Électrolyte?
c’est une substance qui en solution se dissocie plus ou moins en ions
définition d’une solution ?
c’est un système dispersé constitué de 2 ou plusieurs somposants :
Phase dispersante + 1 ou pls phases dispersées
(majoritaire) (minoritaire)
que ce passe-t-il qaund il y a une dispersion au stade moléculaire ?
il y a un mélange homogène en phase condensée solide ou liquide avec un ou pls solvants et un ou pls solutés.
une solution =
Solvant(s) + Soluté(s)
composé(s) majoritaire(s)+ corps dissous ds le solvant (liq,S ouG)
=>liq + Composé(s) minoritaire(s)
que ce passe-t-il si il y a un mélange de liquides et que le solvant est le liquide le plus abondant?
- soluté sous forme d’ion: s° électrolyte
- soluté sous forme de molécules neutres: s° non électrolyte
si s° électrolyte = conduction courant
S° insaturée ?
peut encore dissoudre du soluté
S° saturée ?
ne peut plus dissoudre de soluté
s° surtarurée :?
contient plus de soluté dissous qu’à l’équilibre
Comment appel-t-on les solutés qui permettent conductivité du courant ?
les soluté sont mis en solution (eau)
ce sont des électrolytes
que ce passe-t-il lors de la rupture des molécules par le solvant (eau)?
il y a l’apparition d’ions secondaires
⚠️ l’ion secondaire n’appartient pas au soluté, mais apparaît suite à la dissolution du soluté
électrolyte fort?
électrolyte qui est totalement dissocié dans l’eau
α =1
α= n dissous/m tot
électrolyte faible?
il est partiellement dissocié, créant un mélange d’ions, de molécules du soluté et de molécules du solvant
0<α< 1
qu’elle est la particularité des s° micromoléculaires / cristalloïdes
elles se déplacent facilement d’un compartiment à un autre
° elles contiennent quelques diaines d’atomes.
qu’elles sont les particularités des solutions macromoléculaire
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
pourquoi on dit qu’une solution est idéale?
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.
comment une solution pourrait tendre vers l’idéalité?
- 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
quelles sont les solutions qui ne peuvent pas être considérés comme s° idéales ?
- s° électrolytiques non diluées (C> 10^-3mol.L)
- s° macromoléculaires car volume molé de macromolécules et de solvant très differents
composition des solutions
les Solides (S)
quantité dissoute très variable, mais finie (saturation)
composition des solutions
gaz (G)
quantité dissoute, fonction de la préssion partielle
(loi de henry)
composition des solutions
Liquides (L) miscibles:
se mélangent en une seule phase, quelles que soient les quantités respectives en présence
ex alcool et eau
composition des solutions
L non-miscibles
restent séparés, la phase la plus lourde reste au fond du récipient.
Par agitation, formation de très fines goutelettes
ex huile et l’eau
composition des solutions
L partiellement miscibles
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
différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution
la fraction molaire
formule
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 !
différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution
fraction molaire
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)
différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution
Concentration massque
formule
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°
différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution
concentration massique interprétation de la formule
= rapport de la masse (m) de solutés au volume (V) soit de solutions, soit du solvant
différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution
concentration molaire :molaRité
formule
C=n/Vsol
n= nombre de models du composé (soluté)
différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution
concentration molale: molaLité
formule
M0= n/m solvant
n= nombres de moles du composé (soluté)
m= massse du solvant
différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution
Concentration équivalente
explication
- 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
différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution
Comment s’exprime la concentration équivalente
en litre par solution = Eq.L-1ou le plus souvent mEq.L-1 ou par Kg de solvants
différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution
formule de la concentration équivalente
si l’ion a une charge z et une concnetration molaire C sa concentration équivalent Ceq= z.C
À quoi correspond : α ?
α= coefficient de dissociation
que ce passe-t-il si α=1
complètement dissocié (les composés ionique ou l’ionansiation de composés polaires mis en solutions)
que ce passe-t-il si 0<α<1
partiellement dissocié
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?
les molécules de solvants et de soluté vont constituer une entité cinétique
différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution
une osmole ?
(osm)
=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
différents modes d’expression de la quantité de soluté en solution
de quoi dependent l’osmolalité et l’osmolarité ?
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
formule du degré de dissociation α
α = n dissocié / n total
État gazeux
c’est quoi un gaz ?
=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.
État gazeux
on dit qu’un gaz est parfait quand?
il est suffisament éloigné de ses conditions de liquéfaction = P° faible et T° élevée
État gazeux
comment peut-on décrire un gaz parfait?
- selon la description macroscopique
- selon la description microscopique
État gazeux
description macroscopique
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°
État gazeux
la description microscopique
c’est la théorie cinétique des gaz que l’on étudie => comportement des molécules réelles lors des collisions
État gazeux_Relations entre les variables d’états
à quoi sert la loi de Boyle-Mariotte
elle permet d’étudier la P° et le V
avec n et T° cst
État gazeux_Relations entre les variables d’états
À quoi sert la loi de Charles
= la relation entre le V et la T°
avec n et P° cst
État gazeux_Relations entre les variables d’états
À quoi sert la loi de Gay-Lussac
elle permet d’étudier la relation entre la P° et la T°
avec n et V cst
État gazeux_Relations entre les variables d’états
Équations des gazs parfaits :
P.V=n.R.T
avec n=cste dans toute les lois
T° T à mettre en Kelvin
État gazeux_Relations entre les variables d’états
explication de la loi de Boyle-Mariotte
- 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
État gazeux_Relations entre les variables d’états
Loi de Charles explication:
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)
État gazeux_Relations entre les variables d’états
loi de Gay-Lussac explication
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
État gazeux_Relations entre les variables d’états
Équation des gaz parfaits comment on l’obtient
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)
État gazeux_cste des gaz parfaits
que nous dits la loi d’avogadro
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
État gazeux
quelle loi décirt la pression partielle d’un gaz
la loi de Dalton
État gazeux
Pression totale
(loi de dalton)
= somme des pressions partielles (pi)
P=Σ pi
État gazeux
pression partielle
loi de Dalton
= P° qu’exercerait le gaz i s’il était dans le même V à la même T
pi = ni.R.T/ V
État gazeux
C’est quoi la théorie cinétique des gaz
(aspect quantitatif)
- => description microscopique du comportment et des interactions des molécules de gaz.
- elle va expliquer les principales propriétés des gaz (P°et diffus°).
État gazeux
sur quoi est basée la théorie cinétique des gaz?
sur une approche statistique utilisant la distribution de Boltzmann
État gazeux
quelles sont les hypothèses pour les gazs parfaits?
- molécules ponctuelles, en mt incessant et désordonné, + pas d’interaction entre elles.
- Déplacement en ligne droite entre chaque collis°
- chocs élastiques= **conservation de l’E cinétique **lorsqu’elles rencontrent une paroi
- Molé pas toutes la même vitesse/direction/E cinétique ind; mais E cinétique totale est cste
conservation E cinétique= pas de perte d’E
État gazeux
que dit la distribution de Maxwell-Boltzmann
si T augmente le nombre de molécules rapides augmente aussi
État gazeux
E cinétique moyenne d’une molécule E
- E=1/2 mve^2
ve = vitesse efficace ou quadratique moyenne des molécules
p= molécules
État gazeux
ve
formule
- elle diffère de la vitesse moyenne
- ve= √Σvi^2/p
vse moyenne= v=v1+v2+vi/p
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?
le choc est élastique donc la variation de quantité de mouvement est de/
mv-(-mv) = 2mv
P° d’un gaz
caractéristique de la vse efficace des molécules de gaz ?
elle est prportionelle à la racine carée de T et inversement proportionnelle à la racine carrée de la masse molaire du gaz
formule de l’E cinétique moyenne d’un gaz parfait
E= (nkT)/2
ne dépend que de la température absolue et est indépendante de la nature du gaz
l’énergie cinétique moyenne pour un gaz monoatomique ?
est de translation et égale à 3/2 kT
(1/2 kT par degré de liberté dans l’espace )
l’E cinétique moyenne pour un gaz diatomique?
est égale à 5/2 kT, associe translation (3/2kT), rotation (1/2kT) et vibration (1/2 kT)
E cinétique moyenne pour un gaz pluri-atomique =?
à 6/2 kT
Combien vaut n pour un gaz monoatomique?
n= nbre entier
il vaut 3
E de translation
combien vaut n pour un gaz biatomique ?
il vaut 5
E de translation et de rotation
combien vaut n pour un gaz. pluriatomique
il vaut 6
E de translation, rotation et vibration
Travail de compression ou de détente d’un gaz_Interprétation moléculaire
c’est quoi la compression?
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
Travail de compression ou de détente d’un gaz_Interprétation moléculaire
la détente c’est quoi?
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°
Travail de compression ou de détente d’un gaz
le travail (W) de compression d’un gaz correspond à ?
l’augmentation d’E de ce gaz lorsqu’il passe de la P° p1 à P° p2
Travail de compression ou de détente d’un gaz
formule du travail de compression d’un gaz
W=n.(RT.ln p2 - RT .ln p1)
Travail de compression ou de détente d’un gaz
Est-ce que latranformation d’un gaz est-elle réversible?
(dilatation ou compression)
oui
Travail de compression ou de détente d’un gaz
de quoi dépend la variation d’E ?
de l’État initial final
Travail de compression ou de détente d’un gaz
formule du potentiel chimique
μ = RT ln p
ou
μ= μ0 + RT ln p
avec μ0 = potentiel chimique de référence (p=1 -> 1 atm = P° de reference)
Travail de compression ou de détente d’un gaz
signification formule du potentiel chimique ?
le potentiel chimique du gaz ou niveau énergétique auquel se trouve portée une mole de gaz à la p° et T
définition des gaz réels :
- 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.
conséquence de défintions des gaz parfaits.?
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
que suppose la théorie cinétique des gazs parfaits
qu’il n’y ait pas d’interaction entre les molécules de gaz
qaund la théorie cinétique n’est plus aplicable?
si la densité du gaz augmente
donc quand P° augmente et T diminue
les gaz réels
est-ce que le colume des molécules est négligeable?
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
les gaz réels
que veut dire (v-b)
= b ou covolume
les gaz réels
c’est quoi le covolume
= volume disponible pour l’agitation moléculaires inferieure au Vtot car volume des mole est non négligeable
les gaz réels
P° de cohésion ou p° interne π
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
les gaz réels
loi des gaz réels
(p+π) (V-b) = RT
π= a/ V^2
a = cst
T° de fusion des gaz réels
=> varient très peu avec la P°
T° d’eb ou de condensation des gazs réels ?
sont beaucoup plus influencées par la P°
Quand est-ce qu’un gaz réel aura un comportement voisin d’un gaz parfait ?
- faible masse molaire
- molécule non polaire
- grand volume disponible donc faible p°
- T° élevé et P° faible, éloignée du point de condensation
mélange gazeux
fraction molaire
formule
xi = ni/ n1+n2…
mélange gazeux
explication fraction molaire
= rapport du nombre de moles de chaque gaz au nombre total de moles du mélange
mélange gazeux
quelle loi intervient dans la dissolution des gaz ?
la loi de henry
mélange gazeux
que dit la loi de henry
