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Chimie - 1/9
CHIMIE – LA MATIERE
A Les différents états de la matière
La matière peut se trouver naturellement sous trois états, les solides, les liquides
ou les gaz. Dans le cas de l’eau, à la pression atmosphérique, l'eau est solide pour
une température inférieure à 0° C, liquide pour une température comprise entre
0°C et 100°C, et à l'état de gaz pour des températures supérieures.
B Quelques caractéristiques
 Masse volumique,
La masse volumique, , d’un corps homogène s’écrit
Masse volumique en kg/m3
=
V
M
M Masse du corps étudié en Kg
V Volume du corps en m3
 Densité d’un liquide par rapport à l’eau
La densité, d, d’une substance liquide est égale au quotient de la masse volumique
de cette substance par la masse volumique de l’eau
d densité du corps (sans unité)
d =
eau
liquide
liquideMasse volumique en kg/m3
eauMasse volumique en kg/m3
C Les atomes
 Constitution
Un atome est une particule électriquement neutre, elle est constituée de deux
parties
o Le noyau, contenant des protons chargés positivement et des
neutrons non chargés

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o Des électrons chargés négativement qui gravitent autour du noyau
central
La charge électrique portée par un électron est négative, elle est de – 1,6.10-19 C,
la charge portée par un proton est elle de 1,6.10-19 C.
 Représentation d’un atome
Le nombre de protons est appelé numéro atomique, il est noté Z. Le nombre de
neutrons et de protons est le nombre de masse noté A. L’atome de symbole X se
représente en utilisant le modèle suivant
X
A
Z
 Répartition des électrons
La répartition des électrons autour du noyau de l’atome se fait selon leur niveau
d’énergie. Le premier niveau, le plus lié au noyau est la couche K, elle peut contenir
2 électrons au maximum. Le deuxième niveau, la couche L peut contenir 8
électrons au maximum. Le troisième niveau, la couche M peut également contenir 8
électrons au maximum. Pour un corps ayant un nombre d’électrons inférieur à 18,
les couches se remplissent en commençant par les couches K, L puis M.
 Classification des éléments
Dans la classification périodique des éléments, le tableau de Mendeleïev, les
éléments sont rangés par numéros atomiques croissants. Une colonne est
constituée d’éléments dont les atomes ont le même nombre d’électrons sur leur
couche externe. Les atomes qui possèdent un même nombre de couches sont
placés sur la même ligne.
D Les molécules
Lorsque des atomes mettent en commun des électrons de leur couche externe, ils
forment une molécule, elles sont électriquement neutres. La règle de l’octet
indique que les atomes ont tendance à compléter à 8, le nombre d’électrons de leur
couche externe. Les électrons mis en commun constituent les liaisons covalentes.
Pour l’hydrogène ou l’hélium, seuls 2 électrons suffisent à compléter les couches
externes.
E Les ions

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Un atome qui gagne un ou plusieurs électrons possède une charge négative ; c’est
un anion.
Un atome qui perd un ou plusieurs électrons possède une charge positive ; c’est un
cation.
F Les réactions chimiques
La quantité de matière s’exprime en moles (mol), une mole d’objets contient le
nombre N A = 6,02.1023 objets, N A est appelé le nombre d’Avogadro.
 Masse molaire
La masse molaire atomique d’un élément, notée M, est la masse d’une mole
d’atomes de cet élément.
 Masse d’une mole de molécules
La masse d’une mole de molécules est appelée masse molaire moléculaire, elle
est égale à la somme des masses molaires atomiques des atomes présents dans
la molécule.
 Volume molaire
Le volume d’une mole de corps pur est appelé volume molaire, noté Vm.
 Loi d’Avogadro Ampère
Dans les conditions normales suivantes, T = 0° C et P = 1 atm, tous les gaz
occupent le même volume molaire soit Vm = 22,4 L.mol-1.
 Equation bilan
L’équation bilan d’une réaction est de la forme :
Réactifs —> Produits formés
Elle traduit les transformations des espèces chimiques, disparition totale ou
partielle des réactifs et apparition de nouveaux produits. Au cours de la
réaction les atomes se conservent en nombre et en masse. Dans une équation
bilan, tous les atomes des éléments présents dans les réactifs, doivent se
retrouver dans les produits formés, l’équation est alors ajustée.
G Les changements d’état
En thermodynamique, un changement d'état est une transition de phase lors du
passage d'un état de la matière à un autre. Les paramètres fixant le changement
d'état d'un corps pur sont la pression et la température. Avec une pression plus
faible, le changement d'état se produit pour des températures plus basses. Ainsi,

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l'eau bout à une température de 100 °C au niveau de la mer, mais à température
inférieure de 100 °C en altitude car la pression diminue.
Diagramme de phase de l'eau
Ce diagramme fait apparaître deux points particuliers, le point triple T qui
correspond à l'équilibre entre les 3 phases et le point critique C qui correspond à
la limite de l'équilibre liquide vapeur. En dessous de ce point, le liquide et la
vapeur possèdent des propriétés physiques distinctes, au-delà, il n’est plus
possible de faire la différence entre le liquide et la vapeur.
Pour passer d’un état à un autre, il suffit de changer soit les conditions de
température, soit les conditions de pression. Le diagramme suivant identifie les
changements d’état.
Identification des changements d’état
Pour qu’une transition, entre deux états, s’effectue, le corps doit échanger une
certaine quantité de chaleur Q, qui dépend entre autre de la masse m du corps. Le
changement d’état d’un corps pur s’effectue à température constante. La quantité
Solide
Liquide
Gaz (vapeur)
1atm
0
100
Pression
(atm)
Température
(°C)
Solide
Liquide
Gaz
Solidification
Fusion
Vaporisation
Liquéfaction
Sublimation
Condensation solide
T
C

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de chaleur absorbée ou libérée pour passer d'un état à l'autre est appelée chaleur
latente.
Q quantité de chaleur en joules
Q = mL m masse du corps en Kg
L chaleur latente massique en J.Kg-1
La chaleur latente massique de fusion de l'eau à 0°C sous 1 atm est représentée
par Lf = 0,33.106 J.kg-1. La chaleur latente massique de vaporisation de l'eau à 0°C
sous 1 atm est donnée par Lv= 2,5.106 J.kg-1.
Q et L sont positifs pour une fusion, une vaporisation, une sublimation et négatifs
pour une solidification, une liquéfaction, une condensation. De plus :
Lfusion = - Lsolidification ; Lvaporisation = - Lliquéfaction ; Lsublimation = - Lcondensation solide
H La vapeur d’eau
Une évaporation d'eau liquide dans l'atmosphère implique donc une absorption de
chaleur. A l'inverse, toute condensation de vapeur d'eau dans l'atmosphère,
comme la formation de nuages, implique une libération de chaleur.
Dans le cas particulier du brouillard, il existe en plus de la vapeur d’eau de fines
gouttelettes d’eau liquide en suspension dans l’air. La masse d’eau à prendre en
compte dans le calcul de l’humidité absolue devra prendre en compte également la
masse d’eau liquide en suspension.
L'air atmosphérique est en fait un mélange d'air sec et de vapeur d'eau (eau à
l'état gazeux), ce que l'on peut traduire ainsi :
AIR HUMIDE = AIR SEC + VAPEUR D'EAU
Pour une particule d'air dans l’atmosphère, la pression, P, résulte donc de la
présence d'air sec et de vapeur, et on considère qu'elle équivaut à la somme d'une
pression partielle Pa, due à l'air sec et d'une pression partielle, e, due à la vapeur
d'eau :
P Pression d’une particule en Pa
P = Pa + Pe Pa Pression partielle de l’air sec en Pa
Pe Pression partielle due à la vapeur d’eau
Lorsque l'eau à l'état de vapeur est au contact de l'eau à l'état liquide (dans un
nuage), la vapeur est dite saturante ou saturée ou humide.
Lorsque l'eau à l'état de vapeur est sans aucun contact avec de l'eau à l'état
liquide, la vapeur d'eau est dite sèche, en la chauffant davantage elle devient
surchauffée.