C = n / V n : nombre de moles en solution dans un volume V ( mol.L-1 ) Masse volumique ρ = m / V. m : masse d'un volume V d'une substance ( kg.m-3 ) Quantité de matière n = m / M Loi des gaz parfaits p.V = n.R.T. n : quantité de matière ( mol ) ; V : volume occupé par le gaz ( m3 ) ; P : pression du gaz ( Pa ) ; R = 8,314 J.mol-1.K-1 ; T : température ( K ) Volume molaire d'un gaz parfait p.Vm = R.T. Le volume molaire d'un gaz est le volume occupé par une mole de gaz sous une pression p, à une température T. Vm = 22,4 L.mol-1 à 0° C sous 1 Atm = 1013 hPa ; Vm = 22,79 L.mol-1 à 0° C sous 1 bar Rendement d'une réaction η = mexp / mthéo. Quantité d'électricité Q=ixt s'exprime en coulomb ( C ). Un faraday ( F ) correspond à la charge d'une mole d'électrons : 1F = 96 500 C. Cinétique chimique Facteurs cinétiques En cours physique chimie ts, la vitesse d'une réaction est d'autant plus grande que les concentrations des réactifs sont plus importantes ; la température est élevée. Vitesse volumique à l'instant T1 v(t1) = 1 / V . ( dx / dt ). V : volume de la solution ( en L ), t ( en s ), v ( en mol.L-1.s-1 ) x(t) avancement de la réaction en fonction du temps La vitesse volumique est proportionnelle à la pente de la tangente ( dx / dt ) à la courbe x = f(t) à l'instant t1 Temps de demi-réaction T1/2 Le temps de demi-réaction est la durée nécessaire pour que l'avancement parvienne à la moitié de sa valeur finale. Équilibre chimique Avancement d'une réaction Une transformation chimique n'est pas toujours totale : si aucun des réactif n'a totalement disparu ; si l'avancement final xf est inférieur à l'avancement maximal xmax ; le taux d'avancement ( τ = xf / xmax ) est inférieur à 1. Quotient de réaction Qr = ( [ E]2 / ( [ A ]2 . [ B ]2 ) ) [ X ] : concentration en mol.L-1 Qr n'a pas d'unité Seules les espèces dissoutes figurent dans l'expression. Qr dépend des conditions initiales et de l'avancement de la réaction. Constante d'équilibre Qr,e = K. K ne dépend que de la température. Si K >> 1, la réaction directe ( → ) est très favorisée. Prêt pour un cours physique chimie 1ere s ? Critère d'évolution Qr,i < K : évolution spontanée dans le sens direct ( → ) Qr,i > K : évolution spontanée dans le sens inverse ( ← ) Qr,i = K : état d'équilibre. Comment progresser en cours physique chimie college ? Acide et base Équilibres acido-basiques dans l'eau Les deux équilibres sont simultanées. HA + H2O = A- + H30+. 2H2O = H3O+ + OH-. (autoprotolyse de l'eau ) pH = -log[ H3O+ ] = pKa – log( [ A- ] / [ HA ] ). Ka = ( [ A- ] . [ H3O+ ] ) / [ HA ] Ke = [ H3O+ ] . [ OH- ] = 10-14. CH3CO2H/CH3CO2- : pKa = 4,7 ; NH4+ / NH3 : pKa = 9,2. En solution aqueuse, un acide est d'autant plus dissocié que son pKa est faible Dosages acido-basiques Acide 1 + Base 2 = Base 1 + Acide 2 K = ( [ Base 1 ] . [ Acide 2 ] ) / ( [ Acide 1 ] . ( [ Base 2 ] ) K = Ka1 / Ka2. Si K >> 1, le taux d'avancement final est proche de 1. À l'équivalence : ca . Va = cb . Vb. Utilisation d'indicateurs colorés 1 : Acide fort-base forte : bleu de bromothymol. 2 : Acide faible-base forte : phénolphtaléine. 3 : Acide fort-base faible : hélianthine. Piles Constitution Une pile est formée de deux demi-piles reliées par un pont salin ou séparées par une paroi poreuse. Schéma conventionnel (-) Zn(s) l Zn2+(aq) l l Cu2+(aq) l Cu(s) (+) Équations aux électrodes > Pôle (+) : cathode → réduction. ( mnémotechnique : deux consonnes ) > Cu2+(aq) + 2e- = Cu(s). > Pôle (-) : anode → oxydation. ( mnémotechnique : deux voyelles ) > Zn(s) = Zn2+(aq) + 2e-. Pour un avancement x = 1 mol, il y a deux moles d'électrons échangées. La réaction est totale dans le sens direct. Quantité de matière et intensité du courant Q = I.t. ( I en ampère ( A ) ; t en seconde ( s ) ; Q en coulomb ( C ) ) 1 Faraday ( F ) = 96 500 C : charge d'une mole d'électrons. Avancement de la réaction : x = Q / 2F = ( I.t ) / 2F.