1ère S / PHYSIQUE-CHIMIE - Free
C’est le rapport de la quantité de matière sur le volume de la solution • Quantité de matière : n = m / M avec n en mol, m la masse en g et M la masse molaire moléculaire (voir tableau périodique) en g mol-1 Solutions colorées - 1ère S - coursdesciences free –Jérémy Tellier
Chap 2 : Molécules organiques de la matière colorée 1ère S
PHYSIQUE-CHIMIE Chap 2 : Molécules organiques de la matière colorée 1ère S I Extraire ou synthétiser une espèce colorée Une espèce chimique colorée peut être extraite d’un organisme
I La matière colorée - SiteWcom
I La matière colorée Pigments et colorants Il existe deux types de molécules de la matière colorée: Les colorants qui sont des espèces solubles dans le milieu qu’ils colorent Les pigments, espèces insolubles, qui sont en suspension dans un liquide ou en dispersion dans un solide
O6 : Activité : substances colorées 1ère S
1ère S Observer – Ch6 : Molécules organiques de la matière colorée 2 L'anthraquinone existe à l'état naturel dans certaines plantes (la bourdaine, le séné, l'aloès, la rhubarbe, un type de nerprun nord-américain parfois appelé le cascara), les champignons, les lichens, et la plupart
I) Pigments et colorants
1ere S TP 6 : Les molécules organiques de la matière colorée Thème: Observer Objectifs du TP : Mettre en œuvre une synthèse, une extraction et une chromatographie sur couche mince Savoir que les molécules de la chimie organique sont principalement constituée des éléments C et H
P1C5-Substances organiques colorées-ELEVE
des radiations dont les longueurs d’onde se situent dans le visible La matière qui les contient apparaît alors colorée et sa couleur est celle de la couleur complémentaire associée à la radiation absorbée, conformément à ce qui a été vu dans la séquence 2 Structure et couleur 5) Le rôle des groupes caractéristiques a
C4-Couleur et quantité de matière ELEVE
d’une réaction chimique On peut aussi être amené à s’intéresser à l’évolution en continu en fonction du temps d’une réaction chimique On appelle t, un temps quelconque pris pendant l’évolution d’une transformation chimique A cet instant t, il s’est formé une petite quantité de matière de produits
1ere spécialité Physique chimie
chimique, des bilans de matière complets sont effectués en s’appuyant sur la notion d’avancement (en mol) Les réactions d’oxydo-réduction, modélisant les transformations impliquant un transfert d’électron(s) entre espèces chimiques, sont introduites puis réinvesties pour suivre l’évolution d’un système Certaines de ces
EXERCICE RÉSOLU 2 - Nathan
colorée & Raisonner La réaction qui se produit entre les ions Cu2+ et les ions Y4‐ modifie les quantités de matière des espèces en solution D’après l’équation dbilan, pour consommer n moles d’ions Cu2+, il faut ajouter n moles d’ions Y4‐ Il
Lycée Français de Djibouti mercredi 14 décembre 2011 1S
4[Fe(CN)6]3(s) Donnée : M (Fe 4[Fe(CN)6]3) = 858,6 g/mol 1) Calculer les quantités de matières initiales des réactifs 2) Faire un tableau d’avancement avec l’état initial et l’état final 3) Déterminer le réactif limitant et le x max 4) Calculer les quantités de matières des espèces présentes à l’état final
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La palette d'un peintre est à la fois le support qui lui sert à disposer et à mêler ses pigments et, par extension, la gamme de couleurs qu'il utilise et qui lui est propre, ce qui permet du coup aux experts d'authentifier des tableaux. Le chimiste peut-il décrire les espèces chimiques utilisées pour avoir ces pigments et expliquer comment il est possible d'obtenir autant de teintes et de nuances ? Qu'est-ce qu'un pigment ? Un colorant ? Dans de nombreus es grott es préhistoriques, on peut ob server des peintures ru pestres datant de plusieurs milliers d'années. Comment nos ancêtres ont-ils fabriqué ces peintures en n'utilisant que des substances naturelles ? La garance des teinturiers est une plante à longues racines ramifiées dans lesquelles sont concentrées plus d'une vingtaine de matières colorées différentes. Comment ces matières colorées étaient-elles extraites ? Qu'est-ce qu'une matière colorée ? Qu'est-ce qu'une matière colorés ? Situation Déclenchante Chapitre 4 [ Chapitre 4 : Couleur et quantité de matière ] 2 I. Qu'est-cequ'unematièrecolorée?Dans de nombreuses grottes préhistoriques, on peut observer des peintures rupestres datant de plusieurs milliers d'années. Comment nos ancêtres ont-ils fabriqué ces peintures en n'utilisant que des substances naturelles ? La garance des teinturiers est une plante à longues racines ramifiées dans lesquelles sont concentrées plus d'une vingtaine de matières colorées différentes. Comment ces matières colorées étaient-elles extraites ? Qu'est-ce qu'une matière colorée ? 1) Pigmentsetcolorantsa. ExpérienceNoir de carbone et bleu de méthylène b. Définitions- Les pigments :............................................................................................... - Les colorants :............................................................................................... 2) L'originedelacouleurdelamatièrecolorée... a. LescolorantsLes colorants se comportent comme des fi ltres co lorés et leur couleur es t obtenue par synthèse soustractive. .... b. LespigmentsLes pigments diffusent la lumière non absorbée. Cette diffusion les rend opaque car la lumière ne les traverse pas. ... Colorants,pigments.Extraction,identification,synthèseActivité1ExpérimentaleAbsorbanced'unesolution(page 75)Activité2DocumentaireMesuredelaconcentrationd'uneespècecolorée(page 76)Activité3ExpérimentaleL'avancementdanslasandwicherieActivité4AnimationProportionsderéactifs(page 77)Activité5DocumentaireCOULEURETQUANTITEDEMATIERECOURS
[ Chapitre 4 : Couleur et quantité de matière ] 3c. Mélanged'espèceschimiquescoloréesLes radiations absorbées par un mélange de matières colorées (colorants ou pigments) correspondent aux radiations absorbées par chacun des constit uants du mél ange. Les constit uants se comp ortent comme des filtres interposés successivement sur le trajet de la lumière. Attention !! en SVT, le terme pigment est utilisé pour toute espèce chimique colorante, sans distinction. 3) DesapplicationsnombreusesLes pigments sont essentiellement utilisés dans l'art et dans l'industrie, par exemple pour confectionner des peintures, des encres, des cosmétiques. Les colorants, eux, sont surtout employés dans les industries alimentaires et textile. Exemples :................................................................................................ 4) Extraction,séparationetidentificationdesmatièrescoloréesFaire activité expérimentale 1 a. Extractionsolide-liquideb. Séparationetidentificationparchromatographiec. SynthèseRappeldeseconde:systèmeetréactionchimique• Un système chimique est un ensemble d'espèces chimiques . • L'état d'un système chimique est décrit à un instant donné, en indiquant : o La nature des espèces chimiques (nom ou formule) et leur état physique o Les quantités de matière des espèces présentes o La température et la pression. Les espèces chimiques présentes dans un système peuvent réagir entre elles. Dans ce cas, la composition du système évolue au cours du temps : certaines espèces chimiques sont consommées, d'autres se forment. Ces modifications du système chimique peuvent entraîner des changements observables ou mesurables : couleur, odeur, température, pression, etc... • Un système chimique dont la composition évolue subit une transformation chimique. • L'état initial est l'état du système à l'instant de la mise en contact des espèces chimiques du système. • L'état final est l'état du système quand le système cesse d'évoluer, c'est-à-dire lorsque les quantités de matière de chaque espèce du système sont constantes. • Un réactif est une espèce chimique dont la quantité de matière diminue entre l'état initial et l'état final. • Un produit est une espèce chimique dont la quantité de matière augmente entre l'état initial et l'état final. • La réaction chimique, symbolisée par une équation de réaction, modélise la transformation chimique observée. On y indique les formules et les états physiques des réactifs et des produits, ainsi que les proportions dans lesquelles les réactifs sont consommés et les produits apparaissent. • On appelle stoechiométrie, les relations d e proportionnalité qui existe nt entre les quantités de matière consommées des réactifs et entre les qu antités de matière formée s des pr oduits lors d'une transformati on chimique. Les nombres stoechiométriques sont les nombres positifs que l'on indique devant les formules des composés dans l'équation de réaction ; ils traduisent la conservation des éléments chimiques et la conservation des charges électriques. Ce sont ces nombres que l'on doit ajuster pour équilibrer l'équation. II. L'absorbanced'unesolution Voir Activité 2 page 75 1) Lacouleurd'unesolution(rappel)Une solution homogène colorée se comporte comme un filtre coloré. Eclairée en lumière blanche, elle absorbe certaines radiations, transmet les autres. La couleur d'une solution est celle qui est complémentaire de la couleur absorbée. [ Chapitre 4 : Couleur et quantité de matière ] 42) Définitiondel'absorbanceL'absorbance Aλ est une grandeur positive sans unité liée à l'intensité de la lumière de longueur d'onde λ absorbée par une espèce en solution. Sa valeur est d'autant plus grande que la lumière est absorbée. Elle est nulle si la lumière n'est pas absorbée. Un spectrophotomètre permet de réaliser des mesures d'absorbance. 3) Spectred'absorptiond'unesolutionOn appelle spectre d'absorption la courbe A = f(λ). Elle passe par un maximum d'absorption ( A = Amax est alors maximale) pour une longueur d'onde appelée λmax . La couleur correspondant à cette longueur d'onde est la couleur complémentaire de la solution. III. LaloideBeer-Lambert1) Activitéexpérimentale3Faire l'activité 3 du livre page 76 2) EnoncédelaloideBeer-Lambert• Les solutions doivent être suffisamment diluées pour que l'absorbance soit proportionnelle à la concentration de l'espèce colorée. • Pour une même espèce colorée, la proportion de lumière absorbée croît quand l'épaisseur de solution colorée traversée croît. • La rela tion entre l'absorbance, l' épaisseur de solu tion colorée traversée et la concentrati on molaire de l'espèce absorbante constitue la loi : Loi de Beer-lambert : L'absorbance A d'une espèce chimique en solution diluée est proportionnelle à la concentration molaire C de cette espèce et à l'épaisseur l de la solution traversée : A=ε.l.CAvecAsansunité,lencm,Cenmol.L-1etεenL.mol-1.cm-1.Lecoefficientεestappelécoefficientd'extinctionmolaire.εdépenddelanaturedel'espèce,delalongueurd'ondedelaradiationutilisée,dusolvantetdelatempérature.• La loi de Beer-Lambert permet de doser une espèce chimique colorée dans une solution ( A = k.C) IV. Déterminationdel'étatfinald'unsystèmechimiqueSuite à une transformation chimique, la composition d'un système chimique à l'état final dépend des quantités de réactifs introduits, un peu comme on l'a vu dans l'animation précédente. Si au moins un des deux réactifs est coloré, on peut avoir une idée (certes grossière) de l'état final du système à l'oeil nu. Il y a deux façons de travailler cette question en chimie : soit, on s'intéresse directement aux proportions des réactifs et des produits à l'état final, soit on suit l'évolution au cours du temps de la transformation chimique et on s'arrête sur l'état final comme étant l'aboutissement logique (l'étape finale) de la transformation. Dans l'activité du livre page 77, nous allons étudier la première façon de faire : les proportions de réactifs. Nous verrons ensuite dans le cours, la deuxième méthode. Faire l'activité 2 : livre page 77, proportions de réactifs 1) Réactiflimitantetproportionsstoechiométriquesa. Mélangestoechiométrique• Si tous les réactifs ont été consommés à l'état final, le mélange initial de réactifs est dit stoechiométrique. • Lorsque le mélange est stoechiométrique, les quantités initiales de réactifs introduits sont dans les proportions consommées par la réaction donc vérifient la relation : ni (A) a= ni(B)b
[ Chapitre 4 : Couleur et quantité de matière ] 5b. Mélangenonstoechiométriqueetréactiflimitant• Lorsque le mélange des réactifs n'est pas stoechiométrique, un des réactifs peut avoir été totalement consommé alors qu'au moins un des autres est encore présent : le réactif totalement consommé est le réactif limitant. Les autres réactifs sont en excès. • Pour déterminer le réactif limitant, on utilise les relations vues dans l'activité : - Le réactif A est limitant si ni (A) a< ni(B)b - Le réactif B est limitant si ni (A) a> ni(B)b 2) Avancementd'uneréactionOn peut raisonner autrement en chimie. Dans la méthode précédente, on ne tient compte que de l'état initial et de l'état final d'une réaction chimique. On peut aussi être amené à s'intéresser à l'évolution en continu en fonction du temps d'une réaction chimique. On appelle t, un temps quelconque pris pendant l'évolution d'une transformation chimique. A cet instant t, il s'est formé une petite quantité de matière de produits. Soit " x (en mol)» cette quantité. On appelle x " l'avancement de la réaction ». a. Définition• L'avancement d'une réaction, noté " x » est une grandeur, exprimée en mole, qui permet de décrire l'évolution d'un système chimique. • Pour une réaction chimique donnée, initialement, lorsque les réactifs sont mélangés, mais avant que la réaction ne débute, l'avancement est nul ( x = 0). Puis, au cours de la réaction, la valeur de l'avancement x augmente. En fin de réaction, lorsque le réactif limitant est totalement consommé, l'avancement atteint sa valeur maximale notée xmax. • L'avancement de la réaction corr espond à la format ion de la q uantité d e matière d'un produit dont le nombr e stoechiométrique vaut 1 • Les quantités de matière des réactifs consommés et les quantités de matière des produits formés, sont proportionnelles à l'avancement x de la réaction. Pour calculer ces quantités consommées ou formées d'espèces chimiques, lors de la réaction chimique, on multiplie l'avancement x par le nombre stoechiométrique de cette espèce. • Reprenons l'activité 2 : Lorsque la réaction entre le diiode et les ions thiosulfate atteint l'avancement x, alors nconsommé(I2) = 1x = x nformé(I-) = 2x nconsommé( S2O32-) = 2x nformé( S4 O62-) = x b. AvancementmaximaletréactiflimitantAu cours d'une réaction chimique, les quantités de matière des réactifs diminuent jusqu'à ce qu'au moins l'un des réactifs soit entièrement consommé (du moins pour les réactions chimiques du programme de 1S). Ce réactif est appelé le réactif limitant. L'avancement x est alors maximal, il est noté xmax. c. Tableaud'avancement(oud'évolution)Le tableau d'avancement décrit l'évolution des quantités de matière des réactifs et des produits de l'état initial à l'état final. Il comporte horizontalement quatre lignes et verticalement deux colonnes de plus que le nombre de réactifs et de produits : o La première ligne reprend l'équation chimique o La deuxième ligne indique les quantités de matière des réactifs et des produits à l'état initial, c'est-à-dire pour l'avancement x = 0 o La troi sième ligne donne les quant ités de matière de s réactifs et des produits à u n instant quelconque d'avancement x o La dernière ligne donne les quantités de matière des réactifs et des produits à l'état final. S'agissant de réactions totales, pour nous cette année, l'avancement est xf = xmax. o Faire le tableau avec les élèves et compléter la première ligne qui correspond au mélange 1 de la partie A de l'activité (I2 est limitant). [ Chapitre 4 : Couleur et quantité de matière ] 6o Calcul des quantités de matière de réactifs restant à un instant t : n = ni - nconsommé (t) pour une espèce donnée. o A l'état final, les quantités de matière restantes en réactifs sont : nf = ni - nconsommé'(f) pour une espèce donnée, donc : nf(A) = ni(A) - a.xf = ni(A) - a.xmax et ni(B) - b.xf = ni(B) - b.xmax. Les quantités de matière des produits sont égales aux quantités formées à la fin de la réaction, donc nf (C) = c.xf = c.xmax et nf (D) = d.xf = d.xmax. o La valeur de xf = xmax est nécessaire pour connaître toutes les quantités de matière des espèces chimiques du système. Elle se calcule à partir de la quantité initiale du réactif limitant : v Si A est le réactif limitant, alors nf(A) est nulle, donc ni(A) - a.xmax = 0. On en déduit xmax = !!!(!) v Si B est le réactif limitant,, alors nf(B) est nulle, donc ni(B) - b.xmax = 0. On en déduit xmax = !!!(!) v Si le mélange est stoechiométrique,, alors les deux quantités de matière précédentes sont toutes les deux nulles et xmax = !!!! = !!!!. v Remarque : on retrouve le même résultat par les deux méthodes ! 6, 7 page 83 16, 17 et 33 page 85-88 25,26, 29, 34, 37 page 87-89 Corrigés dans le livre : 8 page 83 19 page 85 28 page 87 Page83à89Exercices
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