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A1 - NOTIONS DE CHIMIE
A1 : Notions de chimie
1.
Notions de base
a)
L’atome
L’atome
matière.
est
la
base
de
la
L’atome est constitué d’un noyau
entouré d’électrons. Le noyau est
chargé positivement, les électrons se
déplaçant autour du noyau dans un
mouvement désordonné et rapide sont
chargé négativement. L’atome est
électriquement neutre.
Le noyau est constitué de nucléons (les protons et les neutrons).
Un noyau est caractérisé par le nombre de charge Z (nombre de protons et par
le nombre de masse A (nombre de nucléons). Le nombre de neutrons est N=A-Z, le
nombre d’électrons correspond au nombre de protons.
Les électrons évoluent autour du noyau, répartis dans les couches électroniques.
Il existe plusieurs
couches,
elles
ne
contiennent qu’un nombre
de places déterminé pour
les électrons (le nombre de
places dans la couche de
rang n1* est 2n2).
Les
électrons
remplissent les couches
électroniques dans l’ordre
naturel ; une couche ne
commence à se remplir que
si
la
précédente
est
saturée.
La réactivité d’un
atome est définie par sa
dernière couche.
Pour connaître les atomes qui ont sensiblement les mêmes propriétés chimiques, nous allons les
classer dans un tableau : la classification périodique des éléments.
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n =1 : couche K ; n=2 : couche L ; etc
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b)
La classification périodique des éléments
Les éléments sont classés par ordre de nombre de charge Z croissant.
Chaque ligne (ou période) correspond au remplissage d’une couche électronique.
Les éléments placés dans une même colonne ont le même nombre d’électrons périphériques et,
par conséquent, sensiblement les mêmes propriétés chimiques.
C’est la structure électronique de la couche externe des atomes qui détermine les propriétés
chimiques.
On peut également les regrouper par famille :
c)

Les métaux et métaux vrais ont
tendance à former facilement des
cations en perdant leurs électrons
périphériques.

Les non-métaux forment facilement
des anions en saturant leur couche
électronique externe.

L’hydrogène dont la structure est
très simple (1 proton et 1 électron) se
place à part.

Les gaz rares sont très inertes
chimiquement, ils ont une couche
externe saturée.
La molécule
Les molécules sont des assemblages dans lesquels les atomes
ou les ions sont liés entre eux par différentes types de liaisons.
Pour acquérir la stabilité, les atomes vont évoluer de manière à
saturer leur couche par la perte ou la mise en commun d’électron avec
un atome voisin.
La molécule peut être représentée de plusieurs façons.
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d)
La mole
Pour pouvoir observer les atomes ou les molécules, nous sommes obligés
d’en prendre une certaine quantité N (nombre d’Avogadro).
La mole est la quantité de matière d’un système contenant autant d’entités
élémentaires qu’il y a d’atomes dans 0,012 Kg de carbone 12.
La mole représente une quantité.
La masse molaire est la masse d’une mole de l’espèce chimique considérée. La masse molaire
d’un composé moléculaire s’obtient en ajoutant les masses molaires atomiques des éléments entrant
dans sa constitution.
2.
Notions de changement d'état
a)
Les différents états
La matière peut être divisée en 3 états :

Solide : forme propre et volume propre, il y a des liaisons permanentes entre les atomes et
les molécules ;

Liquide : forme non propre et volume propre, il y a des liaisons temporaires entre les atomes
et les molécules ;

Gaz : forme non propre et volume non propre, les liaisons entre les molécules sont
quasiment nulles.
b)
Les changements d'états
Il peut y avoir :

1 seul état : état monophasique ;

Un équilibre entre 2 états : état bi phasique ;

Un équilibre entre 3 états : état tri phasique.
Les changements d’état dépendent de plusieurs paramètres :
 La pression (P) ;
 La température (T) ;
Ces paramètres peuvent être mis en relation par une formule :
P x V = Constante x T
Il suffit de modifier un des 3 paramètres
pour changer l’état de la matière.
Des expériences ont montré une relation
entre la pression et la température, c’est le
diagramme du corps pur.
Cette représentation graphique nous
permet de visualiser les différents états et les
paramètres de changement d’état mais
également de voir les différents risques physicochimiques.
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 Le volume (V).
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Quelques constantes physico-chimiques apparaissent dans le diagramme :

Le point triple :
représentatif de
triphasé ;
c’est
l’état
le point
physique

Le point critique : au-dessus de ce
point, l’état liquide ou gaz n’est pas
établi,
nous
observons
une
discontinuité d’état ;

La Pression de Vapeur Saturante
(PVS) : elle permet de calculer la
température d’ébullition en fonction
de la pression extérieure. La
température d’ébullition d’un liquide
reste constante tant qu’il reste du
liquide dans le volume.
Le changement de paramètre est utilisé dans l’industrie pour stocker certains produits,
notamment pour le stockage des Gaz Pétrole Liquéfié où nous avons un équilibre gaz/liquide.
3.
Application pratique des différents paramètres
Il existe des paramètres permettant de caractériser les principaux risques physico-chimiques
d’une matière chimique :

Le point éclair (ou point d’inflammabilité): c’est la température minimale à laquelle un liquide
donne des vapeurs qui, en présence d’air, peuvent être enflammées dans les conditions
normales de température et de pression, au contact d’une source de chaleur : flamme,
étincelle… Si l’on retire la source de chaleur, l’inflammation s’arrête. En anglais le point éclair
est noté « Flash point » ; Un composé est donc dangereux lorsque cette température
est inférieure à la température ambiante.

Le point de flamme : c’est la température la plus basse à laquelle on observe l’inflammation
définitive des vapeurs émises par le liquide dans l’air ;

La température d’auto-inflammation : c’est la température minimale à laquelle un mélange
inflammable, de pression et de composition donnée, s’enflamme en l’absence de toute
source d’inflammation locale et extérieure au mélange (il existe des substances, appelées
pyrophoriques, qui sont susceptibles de réagir « spontanément » avec l’oxygène de l’air).
D’autres paramètres spécifiques existent :

La solubilité : elle permet de disperser les entités qui constituent les corps (pour cela, il faut
un soluté et un solvant). Il y a 3 possibilités : le corps est non miscible, partiellement miscible
ou miscible. Les paramètres qui jouent sur la solubilité sont la température, la pression et la
concentration.

La densité : La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique
à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure
à 4 °C pour les liquides et les solides. Pour les liquides, une mesure précise de densité
utilise un pycnomètre. Dans le cas de gaz ou de vapeur, le corps de référence gazeux est
l'air, à la même température et sous la même pression. La densité est une grandeur sans
dimension et sa valeur s'exprime sans unité de mesure.

La turbidité : La turbidité désigne la teneur d'un fluide en matières qui le troublent. Dans les
cours d'eau elle est généralement causée par des matières en suspension et des particules
colloïdales qui absorbent, diffusent et/ou réfléchissent la lumière. Dans les eaux eutrophes
(voir eutrophisation), il peut aussi s'agir de bactéries et de micro-algues.
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