istp - emse introduction à la chimie Composés, éléments, atomes, ... Lavoisier, Dalton, ... L'atome: électrons, noyau La réaction chimique Périodicité des Propriétés des éléments Le spectre d'émission atomique quantification des niveaux d'énergie Energies d'ionisation La distribution des électrons, nombres quantiques Le tableau périodique istp - emse Composés, éléments, atomes, ... La plupart des substances qu'on rencontre dans la nature sont des mélanges Toute substance qui ne peut être décomposée en substances plus simples est appelée élément. 108 éléments chimiques. 40 éléments = 99.99 % de la nature 10 éléments = 99 % en masse de croûte terrestre + océans + atmosphère Eléments = deux grandes classes = métaux et non-métaux métaux non-métaux Sodium, Magnésium, Fer, ... 'éclat métallique' 'metallic luster' faciles à mettre en forme malléables bons conducteurs de l'électricité Azote, Fluor, Chlore, Arsenic, ... souvent gazeux difficiles à mettre en forme _ mauvais conducteurs de l'électricité istp - emse Lavoisier 1775-80 réaction chimique Loi des proportions définies masse des produits = masse des réactifs Proust, Dalton Gay-Lussac, 1808 Dans une substance composée donnée, les proportions entre les masses des différents éléments constitutifs sont constantes, quelle que soit la manière dont a été formée cette substance. istp - emse Hypothèses de Base de la théorie atomique (Dalton) la matière est composée de petites particules indivisibles les atomes (in- sécable = a- tome) même masse atomes d'un élément donné même chimie atomes de différents éléments point de vue 'classique' moderne: Z masse distincte comportement différent les composés chimiques sont constitués d'assemblages d'atomes de différents éléments molécule : une particule constituée de l'assemblage d'atomes différents Réaction Chimique les atomes des molécules sont dissociés les uns des autres ils se recombinent pour former d'autres molécules aucun atome n'est créé ni détruit les atomes eux mêmes ne sont pas modifiés AC +BD AB + CD A,B,C,D istp - emse Masse Atomique loi des proportions définies Dans une substance composée donnée, les proportions entre les masses des différents éléments constitutifs sont constantes, quelle que soit la manière dont a été formée cette substance. hypothèse atomique Un élément se caractérise par sa masse Possibilité de définir une échelle relative des masses des éléments Un élément pris comme référence (exemple : Hydrogène = 1) Définition des masses atomiques des éléments ancienne échelle H=1 nouvelle échelle C=12 (escompté: à chaque élément, une masse entière) cf définition d'une mole istp - emse Thompson, Notion d'électron, une particule sub-atomique J.J. Thomson, 1897 Arc électrique produit dans un tube à décharge, déviation par un champ magnétique mesure de masse / charge particules de masse trop faible pour être des atomes 1/1840 la masse de l'atome d'hydrogène ce ne sont pas des atomes, ces particules (électrons) sont des constituants des atomes neutralité de l'atome existence de particules positives protons istp - emse Rutherford, notion de Noyau L'essentiel de la masse d'un atome est concentrée dans son noyau Expérience de Rutherford et Marsden, 1911 écran fluorescent l'essentiel des particules passe à travers la feuille d'or une partie est déviée Source de particules alpha le Noyau, où se concentre la matière de l'atome, est 100 000 fois plus petit que l'atome Atome = Noyau + Electrons, et beaucoup de vide ... impact de la plupart des particules feuille d'or istp - emse Radioactivité [ how Rutherford produces particles for his experience ? ] Becquerel, 1890: l'Uranium est radioactif désintégration naturelle des atomes avec production d'un rayonnement trois types d'émissions particules alpha charge positive (= 2 charges de l'électron) = noyaux d'hélium 4 masse = atome d'hélium particules beta = électrons rayonnement gamma = rayonnement X de haute énergie (= fréquence plus élevée que le X-ray) istp - emse Le neutron (Chadwick, 1932) Noyau = Protons + Neutrons Z = Nombre atomique = Nombre de protons = Nombre d'électrons Chimie = Nombre de Protons chaque élément est caractérisé par une valeur spécifique de Z (1 pour l'hydrogène, 8 pour l'oxygène, ..., 92 pour l'uranium, ...) Protons + Neutrons = A = Nombre de Masse Z=5 A = 12 12 E 5 protons et neutrons masses équivalentes électron masse négligeable 7 Neutrons 5 Protons 5 Electrons masse proton, ou masse neutron unité de masse atomique istp - emse Isotopes ? ? masse proportionelle à Z ?? masse atomique du Carbone : 12 masse atomique du Fluor : 16 ..., mais, masse atomique du Chlore : 35.5 !! ? la plupart des éléments sont des mélanges de différents isotopes = même nombre de protons (et d'électrons) et nombres de neutrons différents Z (nombre atomique = nombre de protons) détermine la chimie de l'élément, mais les noyaux d'un élément donné peuvent ne pas avoir le même nombre de neutrons Exemples Hydrogène vs. Deutérium 2 1 H H 1 1 Chlore-35 = 75.77 % Chlore-37 = 24.23 % 16 O 8 17 O 8 18 O 8 Chlore = (75.77/100) x 34.97 + 24.23 x (36.97/100) = 35.45. istp - emse Réaction Chimique Exemple Na Métal réactif Réaction Cl2 Non Métal réactif NaCl Solide Cristallisé 'sel de table' Conservation des masses Loi de Lavoisier + théorie atomique de Dalton conservation des nombres d'atomes Une Réaction Chimique doit être 'équilibrée' istp - emse 'stoechiométrie' 'stoichiometry' Une Réaction Chimique doit être 'équilibrée' Na Cl2 NaCl Na 2 atomes Cl H2 + O2 H2O O HH + O O 2H 2O H H 2 NaCl 2 Na 2 molécules Na Cl2 2 NaCl Cl2 2 H2+ O2 H H H O 2 H2O H 4H 4H 2O HH + O O HH O 2H 1O non 'équilibré' 2O istp - emse Les FAMILLES d'éléments Exemple 1 : Sodium, Potassium, (Lithium, Rubidium, ...) ALCALINS métaux, légers, mous fusion < 200°C réaction spontanée avec Oxygène ou Eau réaction violente avec le chlore: 2 M + Cl2 solide avec l'eau: 2 Na + H2O 2 MCl gaz solide 'sel' 2 NaOH + H2 solution 'alcaline' Exemple 2 : Chlore, Fluor, Brome, ... Exemple 3 : Magnésium, Calcium, (Strontium, Barium, ...) HALOGENES ALCALINO-TERREUX istp - emse période période ranger les éléments suivant leur masse atomique 6.9 9 10.8 12 14 16 19 20.2 23 24.3 27 28.1 31 32.1 35.5 39.9 Lithium Beryllium Bore Carbone Azote Oxygène Fluor Néon Sodium Magnésium Aluminium Silicium Phosphore Soufre Chlore Argon Métal très réactif Métal réactif Semi métal Solide non métallique Gaz diatomique Gaz diatomique Gaz diatomique, très réactif Gaz monoatomique, inerte Métal très réactif Métal réactif Métal Semi métal Solide non métallique Solide non métallique Gaz diatomique, très réactif Gaz monoatomique, inerte Périodicité Li X Be X2 B X3 C X4 N X3 O X2 FX n'existe pas Na X Mg X2 Al X3 Si X4 P X3 S X2 Cl X n'existe pas istp - emse ranger les éléménts par périodes Mendeleieff placer l'un dessous l'autre les éléments comparables 8 1 4 5 6 7 He Li B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn Ra A A LC A LI N S LC TE A RR LI EU NO X - Fr H de rio pé pé Ca A LO G EN ES G A Z RA RE S rio Be rio de de 3 H pé 2 C5.1 Les éléments d'une même colonne du tableau périodique ont des propriétés chimiques comparables istp - emse Le premier potentiel d'ionisation en fonction du numéro atomique atomistique He 2400 Premier Potentiel d' Ionisation, kJoules / mole propriété Périodique Ne 2000 Ar N O GAZ RARES Kr Xe C 1000 Rn Be B Li 200 0 5 Na K ALCALINS 20 Rb 40 Cs Fr 60 Numéro Atomique 80 95 istp - emse Mendeleieff 1 2 H 3 He 5 4 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 87 Fr Be 12 Mg 22 20 21 Ca Ti Sc 38 39 40 Sr Y Zr 72 56 57..71 Ln Ba Hf 89..103 88 Ac Ra 27 28 Cr Mn Fe 44 42 43 Mo Tc Ru 74 76 75 Co 45 Rh 77 Ni Cu 47 46 Ag Pd 79 78 Re Ir 23 24 V 41 Nb 73 Ta W 25 26 Os Pt 29 Au B 6 C 14 Si 32 7 N 15 30 13 Al 31 Zn 48 Cd 80 Ga Ge As 50 51 49 In Sn Sb 81 82 83 Hg Tl Pb P 33 Bi F 10 Ne 17 Cl 35 18 Ar 36 Se Br 53 52 Te I 84 85 Kr 54 8 O 16 S 34 Po 9 At Xe 86 Rn 57 Ln La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm 71 Yb Lu 89 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Ac Lr istp - emse métaux et non-métaux H Li He 1 3 Be 4 semi-métaux métaux non-métaux 5 C 6 N 7 O 8 F 9 Ne 10 Al Si P S Cl Ar Zn Ga Ge As Se Br Kr Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Na Mg K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Cs Ba Ln Hf Ta W Re Os Ir Fr Ra Ac Lanthanides La Ce Pr Nd Pm Actinides Ac Th Pa U Np métaux Sodium, Magnésium, Fer, ... 'éclat métallique' 'metallic luster' faciles à mettre en forme malléables bons conducteurs de l'électricité B 2 non-métaux Azote, Fluor, Chlore, Arsenic, ... souvent gazeux difficiles à mettre en forme _ mauvais conducteurs de l'électricité istp - emse métaux et non-métaux H Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba Fr Ra Conduisent la chaleur et l'électricité Résistance électrique Augmente avec la température Malléables et ductiles semi-métaux non-métaux B C N O métaux Oxydes, halogénures et hydrures sont non volatiles et fondent à haute temp° Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn He F Ne Al Si P S Cl Ar Ga Ge As Se Br Kr Sn Sb Te I Xe Pb Bi Po At Rn Ho Er Tm Yb Lu Md No Lr Semi - conducteurs Nb Tc Ag Y Zr électrique Mo Décroît Cd In Ru Pd Résistance avec laRhtempérature Cassants Ln Ta Re Os Ir Pt Hg Hf W Au Tl Halogénures et hydrures sont volatiles et fondent à basse temp° Ac Lanthanides La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy isolants Bk Fm Am Cm ActinidesRésistance Th U Npà la Pu Cf Es Pa Insensible Ac électrique température Ni malléable ni ductile Oxydes, halogénures et hydrures sont volatiles et fondent à basse temp° istp - emse Principaux groupes du Tableau Périodique H He N O F P S Ne Gaz rares Al Si K C Halogènes Na Mg Alcalino - terreux B Alcalins Li Be Cl Ar Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr métaux Nb ModeTctransition Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Ln Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Lanthanides La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu métaux de transition interne Actinides Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr istp - emse 1890 .. 1910 ... Planck, Einstein, Bohr ... ... Schrödinger, 1926 Planck : le rayonnement du corps noir émission de lumière par un solide porté à haute température (noir ... rouge ... blanc) émission discontinue, sous forme de 'grains' d'énergie, E = h.nu Einstein: l'effet photoélectrique le photon, un grain de lumière, d'énergie E = h . nu nature corpusculaire de la lumière Bohr: un modèle 'planétaire' de l'atome d'hydrogène un nombre défini d'orbites stationnaires Schrödinger, l'équation 'centrale' de la mécanique quantique atomistique istp - emse Hertz, 1887 (Hallwachs, 1888, Lenard, 1902, ...) l'effet PhotoElectrique. 1 lumière monochromatique dirigée sur plaque métal C dans un tube sous vide h.ν1 A C I ν1 < ν0 ν0 = fréquence caractéristique du métal utilisé ampoule h.ν2 interprétation e A C atomistique I ν2 > ν0 à partir d'un certain seuil, le rayonnement est suffisament énergétique pour arracher des électrons au métal apparition d'un phénomène discontinu ampoule istp - emse Hertz, 1887 (Hallwachs, 1888, Lenard, 1902, ...) quantitatif: Millikan, 1916 l'effet PhotoElectrique. 2 Conditions h.n lumière monochromatique A: anode portée à voltage U < cathode U : champ électrique pour repousser électrons qui tendraient à quitter C dirigée sur photocathode C dans un tube sous vide si C émet des électrons I détecte un courant e A C I Résultats un courant apparaît à partir du moment où l'on dépasse une valeur n0 qui est fonction du matériau de la cathode / anode en faisant varier U on peut déterminer l'énergie cinétique des électrons U Us e.Us = h (ν - ν0) le voltage Us qui "stoppe" le courant est une fonction linéaire de la fréquence n de la lumière quand l'énergie cinétique de l'électron est inférieure à l'énergie potentielle du champ électrique, e.Us, le courant ne passe plus bilan énergétique h.ν = hν0 + e.Us énergie incidente = énergie d'ionisation + n ν = ν0 énergie cinétique istp - emse l'effet PhotoElectrique. 3 h.ν = hν0 + e.Us bilan énergétique énergie incidente = énergie d'ionisation + E = h (ν − ν0) énergie cinétique du photoélectron Rb énergie cinétique la pente vaut h, constante universelle K Na la valeur du seuil est fonction de la nature du métal 551 nm V/ 539 nm 2.3 0e V/ 5e 2.2 2.0 9e V/ 593 nm ν = ν0 ν fréquence du rayonnement incident istp - emse atomistique Spectre d'émission d'un élément = Spectre Discontinu, Spectre de Raies (line spectrum) raies visibles 656 Exemple: Hydrogène 486 434 lampe à 410 hydrogène 397 nm 1/410 1/434 Balmer - Rydberg : 1/486 1/ l = K . (1/4 - 1/n²) 1/ l [n= 3, 4, 5, ...] 1/656 1/4 -1/9 1/4 -1/16 1/4 - 1/n² 1/4 -1/25 1/4 -1/36 istp - emse organisation des spectres d'émission en séries atomistique Série de Balmer En E2 visible M N L K Série de Lyman En E1 ultraviolet Série de Paschen En E3 infrarouge istp - emse atomistique spectre caractéristique de l'hydrogène Niveaux d'Energie Série de Brackett E4 En transition Balmer - Rydberg : 1/ l = K . (1/4 - 1/n²) [n= 3, 4, 5, ...] Série de Paschen E3 En Série de Balmer En E2 E 1 E 7 Série de Lyman En E1 n= 1 E 2 n= 2 n= 3 4 5 67 8 E 1 Interprétation de Bohr énergie couche n : En = k / n² énergie couche 2 : E2 = k / 4 saut de couche n en 2 En - E = k . (1/4 - 1/n²) = h.nn 2 émission photon fréquence nn istp - emse Potentiel d'ionisation d'un élément atomistique Il est possible d'arracher un électron à un atome on produit un ion (cation) électron atome électron cation cation Energie nécessaire = Potentiel d'Ionisation Premier PI Na Deuxième PI Na Troisième PI Na + 2+ etc. électron cation + Na 2+ Na 3+ Na e e e - - istp - emse atomistique Potentiels d'ionisation successifs du sodium Na + Na 2+ Na + Na 2+ Na 3+ Na - I1 - I2 - I e e e énergie I = 'potentiel d'ionisation' 3 l'attraction du noyau augmente I - I >> I - I 2 1 3 2 organisation des électrons en 'couches' Potentiel d'ionisation I <I n n+1 Mg 'COUCHE' plus interne Al 100 saut 'COUCHE' 2 saut 'COUCHE' plus externe I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I 9 I10 10 1 istp - emse Orbitales = Quatre Nombres Quantiques n l Nombre Quantique Principal Orbitale de symétrie sphérique couche K, L, M Nombre Quantique Azimuthal, Valeurs Autorisées : 0 .. n-1 s, p, d, f, ... n=1 n=2 n=3 n=4 ... l= 0 l= 0, 1 l= 0, 1, 2 l= 0, 1, 2, 3 'couche' n = 1, 2, 3, ... 'sous-couche' [sharp / principal / diffuse / fundamental] s s, p s, p, d s, p, d, f m l Nombre Quantique Magnétique Valeurs Autorisées : -l ... +l m s Nombre Quantique de Spin 2 Valeurs Autorisées : -1/2, +1/2 istp - emse Nombres n, l, m - Principales Couches et Sous Couches n M L K n=3 l m l=2 3d -2 -1 0 l=1 3p -1 0 +1 l=0 3s 0 l=1 2p -1 l=0 2s 0 2 l=0 1s 0 2 +1 +2 10 6 2 0 +1 6 n=2 n=1 istp - emse Principe d'exclusion de Pauli Dans un atome, deux électrons ne peuvent avoir les mêmes valeurs des quatre nombres quantiques n=1 n=2 1s 2s 1 0 0 +1/2 1 0 0 -1/2 remplie avec 2 électrons 2 0 0 +1/2 2 0 0 -1/2 remplie avec 8 électrons 2p 2 1 0 +1/2 2 1 0 -1/2 n=3 3s 3p 3d 2 1 -1 +1/2 2 1 -1 -1/2 2 1 +1 +1/2 2 1 +1 -1/2 remplie avec 18 électrons istp - emse Ordre de remplissage des orbitales l'énergie d'une orbitale croît avec la somme n + l 4s n+l = 4+0 = 4 exemple 3d n+l = 3+2 = 5 4s < 3d exemple entre orbitales de même n+l, l'énergie croît avec n l 7 8 4f 5f 6 7 3d 4d 5d 3 4 5 6 2p 3p 4p 5p 4 5 4s 5s 3 (f) 5 2 (d) 1 (p) 3 0 1s 2s 3s on commence la couche 4 avant d'avoir fini la 3 !! 3d < 4p valeur de n+l 8 6d 7 6p 6 6s 8 7p 7 8 7s 8s istp - emse 3p 4s 2s 1s 2p 3s 3p 3d 1s 2s 2p 3s 3p 4s 2s 1s 2p 'série de transition' remplissage de 3d 'à l'intérieur' de 4s 3s 3p 3d 4s istp - emse Tableau Périodique - Mendeleieff Be, Z=4: 1s2 2s2 1 1s2 1s1 IIA H 2 1 Li 3 1 Na 4 1 K 5 1 Rb 6 1 2s 3s 4s 5s 6s Cs 7 1 Fr 7s V, Z=23: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 2 Be 2 Mg 2 Ca 2 Sr 2 IIIA IVA VA 1 B C N 1 Sc VB VIB VIIB VIII Si P Ge As Sn Sb IB IIB 10 Zn 1 3d Ti V Cr Zr Nb Mo Mn Fe Co Ni Cu 10 1 Ru Rh Pd Ag Cd In Ir Au 10 Hg 1 Pt 4d 1 Y Tc 5d 1 Ba Lu 2 Ra Lr Hf Ta W Re Al Os Ga Tl VIIA He O F 6 Ne S Cl Ar Se Br Kr Te I Xe 2p 3p 1 IIIB IVB VIA 6 4p 6 5p 6 6p Pb Bi 6 Po At Rn G.R. IA 4f Ln La 2 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Ac Ac 2 Th Pa U Np Pu Am Gd Tb Dy Ho Er Tm 14 Yb Cm Bk Cf Es Fm Md 14 No 5f istp - emse Tableau Périodique - Mendeleieff He 1 H 2 Li 2s Be B C N 2p O F Ne 3 Na 3s Mg Al Si P 3p S Cl Ar 4 K 4s Ca Sc Ti V Cr Mn 5 Rb 5s Sr Y Zr Nb Mo 6 Cs 6s Ba Lu Hf Ta W 7 Fr 7s Ra Lr Ln La Ce Pr Nd Pm Ac Ac Th Pa U Np 3d Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As 4p Se Br Kr Tc 4d Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb 5p Te I Xe Re 5d Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi 6p Po At Rn Sm 4f Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Pu 5f Am Cm Bk Cf Es Fm Md No istp - emse Mendeleieff Séries de Transition ... 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p ... 4s 1 K 3d 2 1 Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu 1 5s Rb 2 Sr 4d Zr Nb Mo Tc 10 Ru Rh Pd Ag 1 Cs 6s 2 Ba 5d Hf Ta Ce Se Br 5p 1 Cd In Sn W Re Os Ir Pt Au 10 1 Kr Sb 6 Te I Hg Tl 6p Pb 4f 2 La As Xe 4d 1 Lu Ge 10 4d 1 Ga 3d 1 Y Zn 6 10 3d 1 4p 1 10 Pr Nd Pm Sm Eu Bi 14 Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb 6 Po At Rn densité électronique istp - emse K Densité de charge électronique en fonction de la distance au noyau, calculée pour un atome d'argon L M distance istp - emse 2+ ions à config' Be Gaz Rare H + Li + Na + K He 2+ Be 3+Sb 2+ Mg 2+ Ca + 2+ Rb Sr + + ions à 18 électrons Cu externes 3+ Ti Sc Y 3+ B C 3 N O 3+ Al Si 3 P S Cl Ar 3+ Ga Ge As Se Br Kr Te I Xe Po At Rn V Cr Mn Fe Co Ni + Cu 2+ Zn Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd + Ag Ta W Re Os Ir Pt + Au 3+ 4+ 2+ Cd + In 2+Sn 3+Sb 3+ 4+ 2+ Hg + Tl 2+Pb 3+Bi Cs 2+ Ba 3+ Ln Hf Fr Ra Ac F Ne Ln La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr istp - emse istp - emse substance, mole substance notions de base une forme définie de la matière quantité de substance l'eau le sel le vin mesurée en 'nombre de moles' mole quantité de substance qui contient autant d'unités (atomes, molécules, ions, ...) qu'il y a d'atomes de Carbone dans exactement 12 grammes de Carbone-12 23 6,02 . 10 = Nombre d'Avogadro = NA Si un échantillon d'une substance contient N unités, il contient N/NA moles istp - emse propriété extensive propriété intensive notions de base propriété extensive qui dépend de la quantité de substance dans l'échatillon considéré f(n.x) = n.f(x) masse, volume, ... propriété intensive qui est indépendante de la quantité de substance dans l'échatillon considéré f(n.x) = f(x) température, densité, pression propriété molaire, Xm, valeur d'une propriété extensive X nombre de moles présentes dans l'échatillon exemples masse molaire de l'oxygène-18 masse molaire de l'eau volume molaire de l'eau à 25°C/1bar une propriété molaire est une propriété intensive en effet la valeur d'une propriété extensive X est proportionnelle à la quantité de substance, n Xm est la valeur de cette constante de proportionnalité Xm = X / n istp - emse notions de base unités de mesure de concentration molaire molarité, molalité, ... dans une solution concentration molaire d'un soluté quantité de soluté mole/litre molarité = volume de solution quantité de soluté molalité = masse de solvant mole/kg concrètement à l'échelle atomique exemple NaCl 1 Mole/litre distance moyenne entre ions Na+ et Clde quoi mettre 3 molécules d'eau 'solution diluée' molarité < 0.01 mole/litre (10 molécules H2O entre Na+ et Cl-) 1 nm (10-6 mm) istp - emse l'énergie, 1 loi universelle de la nature capacité de fournir du travail the capacity to do work notions de base l'énergie ne peut être ni créée ni détruite, elle se transforme d'une forme en une autre d'énergie hydraulique (potentielle), soit un système en électrique, en thermique, ... contenant une quantité donnée de matière la matière contribue sous deux formes à l'énergie du système énergie cinétique énergie potentielle énergie qu'un corps possède du fait de sa position corps de masse m par rapport à d'autres corps animé d'une vitesse V par rapport à un champ de forces V point zéro arbitraire M E = ½.M.V² champ de gravité de la terre point zéro : énergie zéro à l'altitude 0 corps au repos V=0 champ électrique énergie cinétique nulle énergie potentielle électrique nulle pour distance infinie entre charges E=0 istp - emse l'énergie, 2 énergies potentielles notions de base expression de l'énergie potentielle = dépend du type d'interaction considéré exemples énergie d'un corps de masse m dans le champ de gravité terrestre h = altitude g = 9,81 m/s² E = m.g.h énergie potentielle électrique deux particules chargée q1 et q2 V= unité q1 . q2 4 π.ε0.r le Joule, 1 kg.m²/s² atomistique q1 vide r (permittivité ε0) -19 1 eV (electron-Volt) 1,6 . 10 énergie cinétique d'un électron sous un Volt de d.d.p. calorie = 4,184 Joule (élever 1 gramme d'eau de 1°C) J q2 istp - emse
