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Première partie

CHIMIE DES SOLUTIONS AQUEUSES

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CHAPITRE1

CHIMIE DES SOLUTIONS AQUEUSES

1.1 Description d'un système fermé en transformation chi-

mique

1.1.1 États de la matière . Notion de transformation

- On rappelle que les trois états de la matière sont : solide,liquide et gaz. - On appelle phase un état d'un corps à une température et pression données.

- On appelle transformation une évolution d'un système physicochimique d'un état d'équilibre

vers un autre état d'équilibre.

On distingue trois types de transformation :

- Transformation chimique : C'est une transformation aux cours de laquelle il y a cassure de cer- taines liaisons et formation d'autres liaisons .

CH4+2O2--??--2H2O+CO2

ExempleOxydation du methane

- Transformation nucléaire :C'est une transformation dansle noyau de l'atome.

AZX--→A-4Z-2Y+42He

ExempleRadioactivitéα

- Transformation physique :C'est une transformation sans cassure de liaison entre les différents constituants du système physicochimique.

SolideLiquideGaz

SublimationCondensation

Fusion

Solidification LiquéfactionVaporisation

ExempleTransformations physiques

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1.1. DESCRIPTION D'UN SYSTÈME FERMÉ EN TRANSFORMATION CHIMIQUECOURS DE CHIMIE-PCSI/MPSI/TSI-

Dans le diagramme (P,T) on a :

TC P T TTTCP TP C

Solide

Liquide

Gaz dPdT<0dPdT>0 •T: point triple : coexistence des trois phases.

•C: Point critique, Au de là deTcon ne peut pas distinguer les phases liquide et vapeur; on parle

de l'état fluide.

Pour l'eau :

T??????T

T=273,16K

P

T=613PaC??????T

C=647,3K

P

C=22,1.106Pa

Exemple

Pour tout changement d'état en diagramme (P,T) on adPdT>0 sauf pour l'eau, germanium, silicium,bismuth et l'antimoine où pour l'équilibre (S-L)on adP dT<0 (Voir courbe précédente)

1.1.2 Grandeurs extensives et intensives

1.1.2.1 Définitions

Un système est dit :

?Isolé: s'il n'échange avec le milieu extérieur ni énergie ni matière. ?Fermé: s'il ne peut échanger avec le milieu extérieur que de l'énergie. ?Ouvert: s'il échange de la matière avec le milieu extérieur . ?Homogène: si toutes les variables thermodynamiques varient de manière continues ( eau+sel avant la saturation).

?Hétérogène: certains paramètres varient de manière discontinus (exemple : eau+glace :varia-

tion de la masse volumiqueρ).

?Isotrope: aucunes propriétés physiques ne dépendent de la direction(localement le système

présente une symétrie sphérique). ?Simple:ne possède pas de propriétés magnétiques et diéléctrique.

1.1.2.2 Grandeurs extensives

Une variable est dite extensive s'elle peut être définie pourle système entier ou une partie

et qui dépend des dimensions du système, elles sont en général additives.

D´efinitionVariable extensive

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1.1. DESCRIPTION D'UN SYSTÈME FERMÉ EN TRANSFORMATION CHIMIQUECOURS DE CHIMIE-PCSI/MPSI/TSI-

masse, volume, charge,le courant électrique nombre de particule, longueur, surface,

ExempleVariable intensive

1.1.2.3 Grandeurs intensives

Une variable intensive est définie en chaque point du système(déduite d'une valeur moyenne )et elles ne sont pas additives.

D´efinitionVariable intensive

T,P,σ,ρ, l'indice de réfraction,concentration, pH,···

ExempleVariable intensive

1.1.2.4 Grandeurs intensives de composition d'une phase

Soit un système chimique (Σ) contenant les espècesAidont le nombre de moles estni.

On définit :

- Concentration molaire de l'espèceAipar :

C(Ai)=[Ai]=n(Ai)V=niV

AvecVle volume du systèmeΣ. La concentration molaire est exprimée en mole/L - Fraction molaire par : xi=x(Ai)=n(Ai)nT=ninT

AvecnT=?

inile nombre de mole total du systèmeΣ.

N.B :xisans unité

- Pression partielle du gazAi Pour un mélange de gaz parfait , formé des gazAi:

Pi=niRTV

?T: la température absolue du système exprimé en kelvin (K) ?R: la constante des gaz parfaits exprimé dans le système internationale par : Jmol -1K-1 ?Comme nT=? inialors P=PT=? iPi ?De même

Pi=xiPT

C'est la loi de Dalton

Valable pour le gaz parfaits

RemarquesLoi de Dalton

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1.2. QUOTIENT DE LA RÉACTIONQR. CONSTANTE D'ÉQUILIBREKCOURS DE CHIMIE-PCSI/MPSI/TSI-

1.1.3 Transformation d'un système chimique

On modélise la transformation chimique entre les constituantsAetBpar une réaction chimique au cours de laquelle ils se forment les constituantsCetD; qu'on représente mathématiquement par :

αA+βB(1)?(2)γC+δD

Avec :

?AetBles réactifs. ?CetDles produits.quotesdbs_dbs7.pdfusesText_5

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