[PDF] Cours de chimie-physique (1). Thermodynamique et cinétique

View - Download Cours de chimie-physique (1). Thermodynamique et cinétique

Previous PDF

Next PDF

Retrouver ce titre sur Numilog.com

Cours de

chimie-physique 1 / Thermodynamique et cinétique chimiques

Retrouver ce titre sur Numilog.com

COLLECTION DIRIGÉE PAR

CLAUDE-LOUIS GALLIEN Retrouver ce titre sur Numilog.com

BIOMED

JACQUES

FRAISSARD Vj

Professeur à

i" Université Pierre et Marie Curie (Paris VI) Cours de chimie-physique 1 / Thermodynamique et cinétique chimiques

PRESSES

UNIVERSITAIRES DE FRANCE Retrouver ce titre sur Numilog.com

Avertissement

Cet ouvrage sur la thermodynamique et la Cinétique chimiques est le premier d"une série de trois volumes constituant une "Introduction à la

Chimie-Physique

». Il s"adresse aux étudiants du premier cycle des

Universités Scientifiques

(DEUG, SSM et SNV), aux étudiants en

Pharmacie

et en Médecine (PCEM) et à ceux des classes préparatoires aux

Grandes Écoles.

L"intérêt que portent les étudiants à la Chimie-Physique diffère beaucoup suivant la nature des études entreprises. Mais, bien que nous ayions essayé de justifier tous les résultats, nous espérons qu"il sera facile au lecteur de négliger certains développements dépassant le cadre de ses préoccupations du moment sans être gêné dans la compréhension générale du texte. Signalons en outre que les "Exercices Corrigés» déjà parus dans la même collection devraient permettre une meilleure assimilation du cours. La thermodynamique chimique est l"étude de l"énergie et de l"entropie (ou de l"ordre-désordre) des systèmes et de leur relation avec les évolutions chimiques. Il est de tradition qu"elle soit enseignée, au niveau du premier cycle, en excluant toute relation avec la théorie corpusculaire de la matière.

Certes,

l"intérêt de la thermodynamique axiomatique est de n"utiliser que des grandeurs macroscopiques, c"est-à-dire d"être indépendante de tout processus moléculaire. Cependant, vu l"évolution des programmes, il nous a semblé possible de montrer comment les propriétés macroscopiques des substances chimiques étaient reliées aux propriétés moléculaires, c"est-à-dire d"introduire, ne serait-ce qu"en utilisant des exemples simples, quelques notions de thermodynamique statistique. Certaines propriétés qui en sont déduites sont plus faciles à assimiler par les étudiants du premier cycle que lorsqu "elles sont déduites de la thermodynamique axiomatique. Par exemple, les étudiants sont maintenant familiarisés, en classes terminales, avec la notion de niveaux discrets de l"énergie. Il est donc possible de relier l"énergie globale d"un ensemble de molécules aux énergies associées aux différents degrés de liberté de chacune d"elles, et d"expliquer simplement certaines propriétés de la matière. Par exemple pourquoi une capacité calorifique varie avec la température... De la même façon la relation entropie S-nombre de microétats W (S = k Ln W) montre qu"un système évolue vers un état d"équilibre tout simplement parce que ce dernier est plus probable que tout autre état de non-équilibre. Enfin nous avons mis un accent particulier sur l"introduction des fonctions thermodynamiques et sur les équilibres physico-chimiques du corps pur. Il nous a semblé en outre indispensable d"introduire dès maintenant la notion de potentiel chimique même si dans les développements nous avons maintenu, pour simplifier, celui-ci égal à l"enthalpie libre molaire du corps pur. Il est en effet difficile de relier le degré d"avancement d"une réaction aux fonctions thermodynamiques sans l"introduire dans l"expression de ces dernières.

La seconde

partie porte sur la Cinétique, c"est-à-dire sur l"étude des vitesses et des processus moléculaires des réactions chimiques. Elle a été traitée de façon plus classique que la première. Nous avons seulement essayé d"être très précis sur les définitions qui, bien que généralement simples troublent souvent les étudiants du premier cycle. D"autre part, tout en essayant de rester à un niveau élémentaire, nous avons développé un peu plus qu"il n"est d"usage au 1er cycle la théorie de l"état de transition, les mécanismes réactionnels et la Catalyse. Je tiens à remercier tous les collègues qui ont bien voulu me faire profiter de leurs remarques, tout particulièrement Monsieur le Professeur Ben Aiin,

Madame

Arribet, Messieurs Bonardet, Mahé et Nogier, Maîtres-Assistants et Assistant à l"Université Pierre-et-Marie-Curie. Mes remerciements

s"adressent aussi à Mesdames Bonmkratz et Guihaumé qui ont aimablement dactylographié le manuscrit. Je serais enfin reconnaissant à tous les enseignants qui liraient cet ouvrage de me faire part de leurs critiques. ISBN

2 13 038178 2

Dépôt

légal - 1re édition : 1983, novembre

Presses Universitaires de France, 1983 108, boulevard Saint-Germain, 75006 Paris | Retrouver ce titre sur Numilog.com

Plan de l"ouvrage

THERMODYNAMIQUE

1 1

Généralités 11

l-l

Introduction 11

La méthode des sciences exactes ou macro- scopiques 11 La méthode des modèles 11 La thermodynamique classique ou axiomatique 11

L"énergie et

l"entropie 11 La thermodynamique statistique 11 l-ll Notion de système 12

1-111 Etat

du système 13

Variables

d"état 13

Variables

indépendantes 13

Différents types

de variables d"état 13 l-IV Phase 14

1-V Etat

d"équilibre thermodynamique 14 t-V! Transformation 14 l-VII Fonction d"état 15

Propriété mathématique

d"une fonction d"état 15

I-VIII

Transformation réversible 16

l-IX Température 17

Echelles

de température 17

Enceinte

adiabatique 18

Equilibre

thermique (Principe " zéro» de la thermo- dynamique) 18

Echelles centésimales de

température 18

Thermomètre

à gaz. Echelle commune de tempéra-

ture 19

1-X Travail 21

l-XI

Energie calorifique ou chaleur 24

l-XII Notion d"énergie 26

L"énergie potentielle

26

L"énergie cinétique

26

Transformation d"une forme

d"énergie en une autre 27

Unités

27 Retrouver ce titre sur Numilog.com

I-XIII Energie interne d"un ensembie de molé-

cules sans interaction (gaz parfait) 28 l-XIII-1.

Degré de liberté des molécules 28

l-XIII-2. Energie interne et degré de liberté des molécules 28

I-XIII-3.

Energie interne du point de vue quantique 29 I-XIII-4. Loi de distribution de Boltzmann 31

I-XIII-5.

Retour à la notion de travail et d"énergie calorifique 33 Il / Premier principe de la thermodynamique 35 11-1

Premier principe 35

11-2

Transformation à volume constant 37

11-3

Enthalpie. Transformation à pression

constante 38 11-4

Evolution d"un corps pur avec la tempéra-

ture 38
11-5

Capacité calorifique 38

11-6

Relations entre H, U, Q et les coefficients

calorimétriques 43 11-7 "Retour» aux capacités calorifiques 44 11-8

Chaleur latente de changement d"état 46

11-9

Relation entre H et U (ou entre Qp et Qc) 46

11-10

Notion de chaleur de réaction 48

11-11

Etat standard 50

11-12

Loi de Hess 50

11-13

Additivité des chaleurs de réaction 51

11-14 Enthalpie de

formation 52 11-15

Calcul des chaleurs de réaction à partir

des enthalpies de formation 52

11-16 Influence

de la température sur les chaleurs de réaction (Loi de Kirchoff) 53 11-17

Energie de liaison 55

11-17-1. Energie de

liaison covalente 55 11-17-1-1. Cas des molécules diatomiques 55 11-17-1-2. Cas des molécules comportant

plusieurs liaisons 57

11-17-2. Energie d"un

cristal ionique 61 III /

Second principe de la thermodynamique 63

III-1 Evolution

d"un système isolé 63

III-2 Facteurs

de l"énergie 64 III-3

Notion d"entropie en thermodynamique

axiomatique 66
111-4
Notion de potentiel chimique 66 Retrouver ce titre sur Numilog.com

111-5 Expression de l"énergie 66

111-6

Second principe de la thermodynamique 67

111-7

Interprétation moléculaire de l"entropie :

entropie et désordre 68

111-8 Evaluation

de la variation d"entropie dans quelques cas simples 72 1.

Variation de température d"un composé sans

changement d"état 72 2. Expansion isotherme réversible d"un gaz parfait 73 3. Variation d"entropie d"un gaz parfait 73 4.

Variation d"entropie lors d"un changement de

phase 74 111-9

Troisième principe 75

111-10

Entropie absolue 75

111-11

Entropie et désordre 80

111-12

Entropies absolues et propriétés phy-

siques 81

111-13

Variation d"entropie d"une réaction se

produisant

à température constante 82

111-14

Energie libre A (ou fonction de Helm-

holtz). Enthalpie libre G (ou fonction de

Gibbs) 84

111-14-1. Energie libre

A 84

111-14-2.

Enthalpie libre G 87

111-15

Cas des systèmes chimiques 88

111-16

Réactions couplées 90

111-17 Enthalpie libre standard

de formation 91

111-18

Variation d"énergie libre standard d"une

réaction, à la température T 92 IV / Equilibres physico-chimiques du corps pur 93

IV-1 Composition chimique

de différentes phases d"un système 93

IV-2 Conditions d"équilibre d"un

système poly- phasé 93
IV-3

Nombre de constituants indépendants C 94

IV-4

Variance. Règle des phases (Gibbs) 94

IV-5

Energie libre d"un corps pur et change-

ment de phase 95

IV-5-1. Effet de

la température à pression constante 95

IV-5-2. Effet de

la pression 97

IV-6 Loi

des équilibres de phase d"un corps pur 100

IV-6-1. Equation

de Clapeyron 100

IV-6-2. Equation

de Clausius-Clapeyron 101 Retrouver ce titre sur Numilog.com reçue par 8 est comptée positivement; celle fournie par 8 à 9 est comptée négativement. On peut dire que le système est "égoïste».

1-111.

Etat du système

VARIABLES

D"ÉTAT Pour décrire le système on définit son état. Celui-ci est décrit par les valeurs que possèdent un certain nombre de grandeurs dites variables thermodynamiques, ou variables ou paramètres d"état, mesurables donc macroscopiques, c"est-à-dire se rapportant à une quantité de matière comprenant un grand nombre de particules. A priori il semble que pour définir un état il faille spécifier les valeurs numériques de toutes les propriétés : pression, volume, température, concentration, mais aussi viscosité, densité, indice de réfraction, etc.

VARIABLES

INDÉPENDANTES Les propriétés

précédentes sont en nombres considérable. Si elles étaient toutes indépendantes il serait très difficile, voire impossible, de décrire parfaitement l"état du système. En fait il existe entre elles : des relations de définition : ex. : masse, volume et masse volumique; des formules physiques : ex. : équation d"état : PV = nRT. La connaissance de certaines variables entraîne donc la détermi- nation des autres. L"expérience montre qu"il suffit en général d"en connaître un petit nombre pour pouvoir calculer toutes les autres à l"aide des relations précédentes. Les paramètres qui ne sont pas liés entre eux par de telles relations sont dits indépendants. Leur nombre est généralement petit. Un paramètre p, est indépendant des paramètres Pj, Pk, si la connaissance de ces derniers ne permet pas la détermination de Pi. Bienquotesdbs_dbs19.pdfusesText_25

[PDF] cinq.o n e c.dz

[PDF] cinqonec dz relevé de note 2017

[PDF] cio bordeaux

[PDF] cioran la chute dans le temps pdf

[PDF] cioran pdf gratuit

[PDF] cioran sur les cimes du désespoir pdf

[PDF] circle movie 2015 wiki

[PDF] circonscription nice 1

[PDF] circonscription nice 3

[PDF] circonscription nice 5

[PDF] circonscriptions 06

[PDF] circonscriptions de nice

[PDF] circuit déclairage et de signalisation

[PDF] circuit de signalisation automobile pdf

[PDF] circuit economique a 5 agents