BIOPHYSIQUE ETATS DE LA MATIERE I. STRUCTURE DE LA MATIERE Quarks: U(charge 2/3 e) et D (charge-1/3 e) Nucléons: neutron (2D+U), proton ( 2U+D) Noyau: A nucléons: A nombre de masse - Z protons ( Z numéro atomique) - N = (A – Z ) neutrons Atome . ( Voir chimie) quantification ; orbitales s, p d … II. ASSEMBLAGE DANS LA MATIERE Liaison atomique ou de covalence ( forte, dirigée ): molécules Liaison ionique: forte, non dirigée, en 1/r2 Liaison semi-polaire ou de coordinence III. LIAISONS INTERMOLECULAIRES: FORCES DE VAN DER WAALS - en 1/r7 - dipôle électrique: charges égales de signes opposés distantes de d, un dipôle électrique est caractérisé par son r r moment dipolaire: M = q × d ; ( q en C, d en m, M= q.d en C.m) Forces de Keesom: - interaction entre molécules possédant un moment dipolaire permanent: interaction dipôle permanent-dipôle permanent - cas particulier des liaisons hydrogène s’établissant entre H (électropositif, encombrement réduit) et atomes fortement électronégatifs (F, O, N): cas de l’eau par exemple Forces de Debye: Interaction entre molécule polaire et molécule non polaire: interaction dipôle permanent-dipôle induit Forces de London: Interaction entre molécule non polaires: interaction dipôle instantané-dipôle instantané IV. DIFFERENTS ETATS DE LA MATIERE A. Etat gazeux 1/ Gaz parfait: molécules considérées comme ponctuelles, pas d’interaction entre les molécules Equation d’état des gaz parfaits P .V = n . R . T. P en Pa, V en m3, n en mol, T en K: R = 8,32 J.mol-1K-1 P en atm, V en L, n en mol, T en K: R = 0,082 L.atm.mol-1K-1 Mélange de gaz parfaits Soit un mélange de i gaz parfaits: n = ∑n i La pression partielle du gaz i dans le mélange est la pression Pi qu’il exercerait s’il agissait seul dans le mélange Pi = ni RT / V La pression totale est P = P i (loi de Dalton) ∑ 1 www.mediprepa.com 2/ Gaz réel Equation de Van der Waals ( P + a / V2 ) . ( V – b ) = n . R . T B. Etat solide Etats cristallins: Cristaux atomiques Cristaux ioniques Cristaux métalliques Cristaux moléculaires Etats polymères Etats amorphes C. Etat liquide Equilibre liquide- vapeur Loi de Henry Soit un mélange liquide de constituants i en équilibre avec sa phase gazeuse ci = a . pi.. ci: concentration du constituant i dans le mélange liquide pi: pression partielle du constituant i dans la phase gazeuse a: coefficient de Henry: a = 0,03 mM.L-1. (mm . Hg)-1 Cristaux liquides Etat vitreux V. ASPECT QUANTITATIF - masse d’un nucléon ( proton, neutron ) ≈ 1,67. (5/3) 10-27 kg ≈ 1 u.m.a. - masse de l’atome ≈ masse du noyau ≈ A u.m.a. - 1 mole = NA entités ; NA nombre d’Avogadro 6,02.1023 mol-1 - masse molaire atomique = atome-gramme = masse 1 mol. d’atomes ≈ A g - masse molaire élément = moyenne masses molaires des isotopes constituant l’élément - masse molaire moléculaire = molécule-gramme - masse molaire ionique = ion-gramme 2 www.mediprepa.com