Polycope-TD-S1-1ère-année-SM-2016-2017

Université d'Alger 1
Faculté des Sciences
Département Sciences de la Matière
TRAVAUX DIRIGES
Chimie 1
LICENCE SM – 1ère année
Année Universitaire 2016/2017

Université d'Alger 1. Faculté des Sciences. LIC. SM. Chimie.1 Année Universitaire 2016/2017
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Série n°1 : Généralités
Exercice 1
1/ Classer les systèmes suivants en corps purs ou mélanges : H2O ; Cu ; N2 ; eau-acétone ;
eau-huile ; HCl ; limaille de fer-sucre ; eau-plomb ; éthanol-eau-limaille de fer-huile.
2/ Parmi les corps purs de la liste donnée ci-dessus, indiquer ceux qui sont composés.
3/ Classer les mélanges de la liste donnée ci-dessus en homogène et hétérogène, en précisant
le nombre de phases présentes dans chacun d’eux. Puis proposer une méthode de séparation
pour chaque mélange.
Exercice 2
Parmi les unités de la liste suivante, regrouper celles qui se rapportent à la même grandeur
physique et faire suivre chacune de son symbole, puis dans chaque groupe, souligner l’unité
qui appartient au système international (SI) et exprimer les autres en fonction d’elle. Présenter
les résultats sous forme de tableau.
Mètre
Electron Volt
Kilogramme
Seconde
Millimètre
Litre
Gramme
Torr
Atmosphère
Picomètre
Pascal
Mole
Litre atmosphère
Kelvin
Angström
Millilitre
Joule
Minute
Micron
Mètre cube
Nanomètre
Tonne
Bar
Calorie
Exercice 3
1/ Combien de chiffres significatifs y a-t-il dans chacun des nombres suivants ?
0,0012 ; 437 000 ; 900,0 ; 106 ; 125 904 000 ; 1, 0012 ; 2006 ; 3050 ; 0,001 060 ; 0,0048 ;
0,00480 ; 4,80 × 10-3 ; 4,800 ×103.
2/ En utilisant la notation exponentielle, exprimer le nombre 582 000 000 avec un, deux, trois,
cinq et sept chiffres significatifs.
3/ On donne ci-dessous quelques unes des principales constantes et grandeurs physiques :
Quantité
Symbole
Valeur
Charge élémentaire
e
1,602 176 487 × 1019 C
Constante d’Avogadro
N
6,022 141 79 × 1023 mol1
Constante de Planck
h
6,626 068 96 × 1034 J.s
Constante molaire des gaz
R
8,314 472 J.K1.mol1
Vitesse de la lumière
c
299 792 458 m.s1
Constante de Rydberg
RH
10 973 731,568 527 m1
Unité de masse atomique
u
1,660 538 782 × 1027 kg
Masse de l’électron
me
9,109 382 15 × 1031 kg
Masse du proton
mp
1,672 621 637 × 1027 kg
Masse du neutron
mn
1,674 927 211 × 1027 kg
a/ Indiquer, dans chaque cas, le nombre de chiffres significatifs de la valeur reportée.
b/ Réécrire la valeur de :

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- la charge élémentaire avec 2 chiffres significatifs.
- la constante d’Avogadro avec 4 chiffres significatifs.
- la constante molaire des gaz avec 3 chiffres significatifs.
- la vitesse de la lumière avec 1 chiffre significatif.
- la constante de Rydberg avec 2 chiffres significatifs.
4/ Effectuer les opérations suivantes et exprimer les résultats avec le nombre de chiffres
significatifs approprié : (a) 
 ; (b) 21 + 13,8 ; (c)   × 100
(Dans l'opération (c), ont considérera le nombre 100 nombre exact).
5/ Pour déterminer la constante molaire des gaz parfaits R, on mesure la pression P, le volume
V et la température T pour une certaine quantité de gaz. Les valeurs obtenues sont : P =
2,560 ; T = 275,15 ; V = 8,8 et sont utilisées dans l’équation   
. Calculer R avec le nombre
de chiffres significatifs approprié. (Ne pas se préoccuper des unités de R, T, P et V).
Exercice 4
1/ Etablir les équations aux dimensions en fonction des grandeurs : masse, longueur, temps,
etc… :
- de la constante de Planck h sachant que l’énergie transportée par un photon est
donnée par la relation : E = h (où  représente la fréquence du rayonnement correspondant).
- de la permittivité du vide 0 qui apparait dans l’expression de la force d’interaction
électrique (loi de coulomb) : F = 
 .
2/ Etablir les dimensions de la constante de Rydberg, RH, définie par : RH = 
 (où m et e
désignent la masse et la charge de l’électron, h la constante de Planck).
3/ La fréquence  de la radiation émise ou absorbée au cours d’une transition entre les niveaux
d’énergie n et p de l’atome d’hydrogène est calculable par la relation :  = 
 (
.
Vérifier l’homogénéité de cette relation.
Exercice 5
1/ Etablir la relation qui lie le kilogramme (kg) à l’unité de masse atomique (u).
2/ Donner le nombre de moles et la masse (en g et en u) de 1 ,806 x 1024 atomes de sodium.
3/ Lequel des échantillons suivants contient-il le plus de fer ?
- 0,2 moles de Fe2(SO4)3.
- 20 g de fer.
- 0,3 atome-gramme de fer.
- 2,5 × 1023 atomes de fer.
4/ Un échantillon d’oxyde de cuivre CuO a une masse m = 1,59 g. Combien y-a- t-il de moles et
de molécules de CuO, d’atomes de Cu et d’atomes de O dans cet échantillon ?
5/ Une boite de sucre contient 1 kg de saccharose de formule C12H22O11.
- Quelle est la quantité de matière correspondante ?
- Quel est le nombre n de molécules de saccharose dans cette boite ?
- En déduire la masse d’une molécule de saccharose.

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Règles permettant de déterminer le nombre de chiffres significatifs
1) Tout nombre entier différent de zéro doit être considéré comme un chiffre significatif.
2) Les zéros qui précèdent les chiffres différents de zéro ne sont pas des chiffres
significatifs.
(Exemple : dans le nombre 0,00014 ; les 0 ne sont pas des chiffres significatifs, il y a 2 chiffres
significatifs, les zéros permettent d’indiquer la position de la virgule décimale)
3) Les zéros captifs, c'est-à-dire les zéros placés entre 2 chiffres différents de zéro sont
toujours des chiffres significatifs. (Exemple : dans le nombre 1,0004 ; il y a 5 chiffres
significatifs)
4) Les zéros de la fin, c'est-à-dire les zéros placés à la droite du nombre :
a) si le nombre comporte une virgule décimale, les zéros de la fin sont toujours des chiffres
significatifs. (Exemple : dans le nombre 0,14000 ; il y a 5 chiffres significatifs).
b) si le nombre ne comporte pas de virgule décimale, les zéros peuvent être ou pas significatifs,
selon le contexte. (Exemple : dans le nombre 14 000 ; il peut y avoir 5, 4, 3 ou 2 chiffres
significatifs selon la précision avec laquelle a été faite la mesure. Mais pour qu’il n’y ait pas
d’ambiguïté, il vaut mieux écrire 14×103 pour préciser que 2 chiffres sont significatifs ;
14,0×103 pour préciser que 3 chiffres sont significatifs ; 14,00×103 pour préciser que 4 chiffres
sont significatifs ; et 14,000×103 pour préciser que les 5 chiffres sont significatifs).
5) On ne détermine pas de chiffres significatifs dans les nombres exacts.
6) Le résultat d’une multiplication ou d’une division a autant de chiffres significatifs que la
mesure la moins précise. (Exemple : dans le calcul 3,2 × 1,256 = 4,0192 ; le terme limitant (3,2)
n’a que 2 chiffres significatifs, le résultat ne doit compter que 2 chiffres significatifs et le résultat
doit s’écrire 4,0).
7) Dans le cas des additions et des soustractions, on prend en compte les décimales
(nombre de chiffres à la droite de la virgule décimale) au lieu des chiffres significatifs. Le
résultat doit avoir autant de décimales que la mesure la moins précise. (Exemple : dans le
calcul 3,2 + 1,256 + 27,2151 + 30,01 = 61,6811; le terme limitant (3,2) n’a qu’une décimale, le
résultat ne doit compter qu’une seule décimale et le résultat doit s’écrire 61,7).
8) Dans une série de calculs, on doit conserver les chiffres supplémentaires jusqu’au
résultat final ; après quoi on peut arrondir le résultat pour obtenir le nombre adéquat de chiffres
significatifs. Pour arrondir un nombre, deux cas peuvent se présenter :
a- si le chiffre à éliminer est inférieur à 5, le chiffre précédent reste le même.
b- si le chiffre à éliminer est supérieur ou égal à 5, le chiffre précédent est majoré de 1.
(Exemple : pour arrondir 5,325 à 2 chiffres significatifs, on doit donner le résultat 5,3 ; et pour
l’arrondir à 3 chiffres significatifs, on doit donner le résultat 5,33).

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Tableau des unités fondamentales du Système International (SI)
Grandeur
Nom
Symbole
Dimension
Longueur
Mètre
m
L
Masse
Kilogramme
kg
M
Temps
Seconde
s
T
Intensité du courant électrique
Ampère
A
I
Température thermodynamique
Kelvin
K
Quantité de matière
Mole
mol
N
Intensité lumineuse
Candela
cd
J
Les sept grandeurs de base du SI ont chacune sa propre dimension, représentée
symboliquement par une seule lettre majuscule sans empattement.
Toutes les autres grandeurs sont des grandeurs dérivées, qui peuvent être exprimées en
fonction des grandeurs de base à l’aide des équations de la physique.
Les dimensions des grandeurs dérivées sont écrites sous la forme de produits de
puissances des dimensions des grandeurs de base au moyen des équations qui relient les
grandeurs dérivées aux grandeurs de base. En général la dimension d’une grandeur Q
s’écrit sous la forme d’un produit dimensionnel : dim Q = [Q] = Lα Mβ Tγ Iδ Θε Nζ Jη
où les exposants α, β, γ, δ, ε, ζ et η, qui sont en général de petits nombres entiers, positifs,
négatifs ou nuls, sont appelés exposants dimensionnels.
Conversion des unités SI en unités cgs
Grandeur physique
SI
cgs
Conversion
Longueur
m
cm
1m = 102 cm
Masse
kg
g
1kg = 103 g
Temps
s
s
Force
N
dyn
1 N = 105 dyn
Energie
J
erg
1 J = 107 erg
Pression
Pa (ou N/m2)
Ba (Barye) ou bien dyn/cm2
1 Pa = 10 Ba
Charge
C (Coulomb)
Fr (franklin) ou (esu, Gau)
1 C = 2,998 109 Fr
Densité
kg/m3
g/cm3
1 kg/m3 = 103 g/cm3
Vitesse
m/s
cm/s
1 m/s = 102 cm/s
Préfixes utilisés avec les unités SI
Facteur
Nom
Symbole
Facteur
Nom
Symbole
1024
Yotta
Y
101
Déci
d
1021
Zetta
Z
102
Centi
c
1018
Exa
E
103
Milli
m
1015
Péta
P
106
Micro
1012
Téra
T
109
Nano
n
109
Giga
G
1012
Pico
p
106
Méga
M
1015
Femto
f
103
Kilo
k
1018
Atto
a
102
Hecto
h
1021
Zepto
z
101
Déca
da
1024
Yocto
y