Chimie PCSI

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CONFORME
AU NOUVEAU
PROGRAMME
L. Almeras • J. Appenzeller • C. Giroud • C. Vilain
CHIMIE
PCSI

Avant-propos
Cet ouvrage vous propose, en un seul volume, toutes les clés nécessaires pour réussir
votre année de Chimie en PCSI :
Cours complet
Rigoureusement conforme aux nouveaux programmes, il contient tous les outils pour
acquérir les connaissances et les savoir-faire indispensables.
Fiches de synthèse
Pour une révision efficace avant les kholles ou les épreuves, l’essentiel du cours est pré-
senté de manière synthétique sous forme de fiches de révision.
Vrai/faux
Première étape vers l’entraînement, des vrais/faux sont proposés pour permettre de tes-
ter rapidement la compréhension du cours.
Exercices guidés
Ces exercices, de difficulté croissante, fournissent de nombreux conseils visant à vous
aider à démarrer dans la résolution de l’exercice. Ils sont assortis d’un corrigé détaillé.
Exercices d’approfondissement corrigés.
Pour se mettre en situation d’épreuves, de nombreux exercices vous sont proposés. Cha-
cun à un niveau de difficulté clairement identifié : , ou .
Tous ces exercices sont intégralement corrigés.
III

Table des matières
Préface ......................................................... IX
I. Transformations de la matière (1re période PCSI) ........................ 1
Chapitre 1. Les états physiques de la matière ................................ 3
1. Les différents états de la matière 3 – 2. Notion de phase 9 – 3. Changements d’états de la
matière 12 –Synthèse 18 –Exercices 20 –Corrigés 24
Chapitre 2. Le système physico-chimique : description et évolution vers un état final .... 29
1. Le système physico-chimique 29 – 2. Les transformations chimiques 35 – Synthèse 49 –
Exercices 51 –Corrigés 55
Chapitre 3. Évolution temporelle d’un système : vitesses de réaction et lois de vitesse .... 61
1. Vitesse d’une réaction chimique dans un système fermé 61 – 2. Ordre d’une réaction chi-
mique 68 – 3. Paramètres cinétiques 79 – 4. Méthodes expérimentales de suivi d’une réaction
chimique 84 – 5. Cinétique en réacteur ouvert 87 –Synthèse 90 –Exercices 92 –Corrigés 98
Chapitre 4. Mécanismes réactionnels : la réaction chimique à l’échelle de la molécule .... 103
1. L’acte élémentaire 103 – 2. Interprétation microscopique de la réaction chimique 105 – 3. Ré-
actions complexes : notion de mécanisme réactionnel 112 – Synthèse 120 – Exercices 122 –
Corrigés 125
Chapitre 5. Lois cinétiques des réactions complexes ........................... 129
1. Réactions inverses l’une de l’autre 129 – 2. Réactions parallèles 131 – 3. Réactions succes-
sives 136 –Synthèse 141 –Exercices 142 –Corrigés 146
II. Architecture de la matière (1re période PCSI) .......................... 151
Chapitre 6. La classification périodique des éléments .......................... 153
1. L’élément chimique 153 – 2. Configuration électronique des atomes 160 – 3. Construction du
tableau périodique 174 –Synthèse 181 –Exercices 183 –Corrigés 187
Chapitre 7. Périodicité des propriétés chimiques des éléments .................... 195
1. Périodicité des propriétés atomiques 195 – 2. Périodicité des propriétés chimiques : étude
expérimentale 199 – 3. L’électronégativité 207 –Synthèse 210 –Exercices 212 –Corrigés 216
Chapitre 8. Architecture des molécules .................................... 221
1. La liaison covalente localisée : modèle de Lewis 221 – 2. Propriétés des liaisons covalentes 230
– 3. La liaison covalente délocalisée 234 – 4. Géométrie des molécules 241 – Synthèse 249 –
Exercices 251 –Corrigés 254
IV

Table des matières
Chapitre 9. Interactions intermoléculaires .................................. 261
1. Les interactions de Van der Waals 262 – 2. La liaison hydrogène 270 – 3. Les solvants molécu-
laires 274 –Synthèse 280 –Exercices 282 –Corrigés 285
III. Structures, réactivités et transformations en chimie organique (1re période
PCSI) .......................................................... 291
Chapitre 10. Représentations et nomenclature des molécules organiques ............ 293
1. Représentations des molécules organiques 293 – 2. Nomenclature 301 – Synthèse 307 –
Exercices 308 –Corrigés 310
Chapitre 11. Stéréochimie des molécules organiques .......................... 313
1. Conformations d’une molécule 313 – 2. Stéréoisomérie de configuration 321 – 3. Comparaison
des propriétés physiques et chimique de deux stéréoisomères 327 – Synthèse 334 – Exercices 337
–Corrigés 340
Chapitre 12. Spectroscopies IR et RMN .................................... 347
1. Généralités sur les méthodes spectroscopiques 348 – 2. Mise en évidence des groupes fonction-
nels présents :
spectroscopie infrarouge (IR) 349 – 3. Détermination du squelette carboné :
résonance magnétique nucléaire du proton
1
1
H (RMN) 354 – Synthèse 367 – Exercices 371 –
Corrigés 374
Chapitre 13. Réactivité en chimie organique ................................ 381
1. La synthèse organique : qu’est-ce que c’est ? 381 – 2. Orientation des réactions 382 – 3. Modèle
de réactivité 389 –Synthèse 396 –Exercices 398 –Corrigés 400
Chapitre 14. Réactions de substitution nucléophile et d’élimination sur le carbone saturé .403
1. Les halogénoalcanes 403 – 2. Substitutions nucléophiles S
N407
– 3. β -éliminations 420 –
4. Compétitions SN/E426 –Synthèse 429 –Exercices 432 –Corrigés 435
Chapitre 15. Additions nucléophiles sur C=O................................ 445
1. Formation de cyanhydrines par addition de l’anion cyanure sur les aldéhydes et les cétones 445
– 2. Utilisations d’organométalliques 448 –Synthèse 459 –Exercices 462 –Corrigés 465
Chapitre 16. Analyse rétrosynthétique .................................... 469
1. Principe de l’analyse rétrosynthétique 470 – 2. Différentes déconnexions possibles 472 –
Exercices 475 –Corrigés 476
IV. Architecture de la matière (2epériode PC/PSI) ......................... 479
Chapitre 17. Le modèle du cristal parfait ................................... 481
1. L’état cristallin : un état particulier de la matière 481 – 2. Définitions relatives à l’étude du
cristal parfait 482 – 3. Etude de la maille cubique faces centrées (CFC) 484 – Synthèse 490 –
Exercices 491 –Corrigés 495
V