[PDF] 9782340-019751 001 352 - Éditions Ellipses



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Concentrations http://cabrahamprofwebca/solution/conc/index

Fraction molaire (XA) Concentration molale Définition V (solution) 100 m (tot) 100 V (solution) n (tot) m (solvant en kg) Unité mol kg m n MM Masse Masse molaire (g/mol Quantité de matière chimique (n) Constante d'Avogadro NA = 6,02 1023 entités mol Entités (molécules, atomes, ions, Concentration molaire C (mol/L ou M) Volume de la



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fraction molaire (titre molaire), x = 100 x ou x nombre de moles du composé nombre total de moles fraction massique (titre massique), w = 100 w ou w masse du composé masse du mélange unités d’analyse ppm ppb 1 partie par million 106 pour les solutions, 1 ppm = 1 mg L 1 1 partie par milliard (billion) 109



EXERCICES DE CHIMIE GÉNÉRALE PARTIE 2 SÉRIE 4

Molalité et Fraction Molaire de HCl dans cette solution Exercice 2 On dissout 1 05 g d’un composé inconnu (non-électrolyte) dans 100g de CCl4 Le point d’ébullition normal de la solution est abaissé de 0 31 K par rapport à celui du CCl4 pur Quelle est la masse molaire du composé inconnu? Pour le CCl4, keb = 4 95 K·kg·mol-1



Volume molaire partiel, système eau-méthanol

4 6 Graphique du volume molaire en fonction de la fraction molaire y = 22 621x + 17 659 R2 = 0 9978 15 20 25 30 35 40 45 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 Fraction molaire MeOH Volume Molaire Fraction molaire MeOH Linéaire (Fraction molaire Ici le volume molaire partiel de MeOH est égal à 22 621•1+17 659= 40 28 [ml/mol]



GÉNÉRALITÉS SUR LES SOLUTIONS

FRACTION MOLAIRE D’UN SOLUTÉ DANS UNE SOLUTION La quantité de matière du soluté par rapport à la somme de quantités de touts composants présent dans la solution = 0 ???? 1 = n 1 n 1 +n 2 +n 3 +⋯+n 0 (n 0 solvant) Remarque: le pourcentage de fraction p=f×100 La somme des fractions molaires de toutes les constituants d’une solution



GCH-2006: Calcul des réacteurs chimiques

Calcul des réacteurs chimiques - Première rencontre - Alain Garnier, génie chimique, H13 Plan fraction molaire de A (mole de A / mole totale)



Diagrammes de phases

= fraction molaire de A dans la solution P A = pression ou tension de vapeur partielle de A au dessus de la solution de fraction molaire x A , c a d pression de vap partielle en équilibre avec la solution P A * = pression de vapeur du constituant A pur P A = x A P A * loi de Raoult P = P A



Les mélanges : définitions et formalismes

Mi=Mi Ni ( Mi étant la masse molaire du constituant i) Définition : Fractions molaires On définit la fraction molaire du constituant par : N On a c−1 fractions molaires indépendante (puisque leur somme vaut toujours 1) Définition : Fractions massiques La fraction massique du constituant i est définie par : xi= i ∑ k Nk Jacques



Chapitre VI Matériaux organiques polymères

fraction molaire dans le polymère Masse molaire de l’unité monomère d’un homopolymère : Polystyrène CH H2 C Ph Unité de répétition M= M = 8×12+8×1= 104 g mol Masse molaire de l’unité monomère d’un copolymère : éthylène (60 ) – acétate de vinyle (40 ) (les pourcentages donnés sont molaires) C C H H H H Ethylène C C

[PDF] relation entre fraction molaire et pourcentage massique

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Solutions

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Chapitre I

Les solutions

La chimie des solutions fait partie de notre quotidien. Du fait de sa prédominance naturelle, l'eau est le solvant de base pour réaliser des réactions chimiques. L'hydrométallurgie est l'un des exemples les plus importants de l'application de la chimie

des solutions aux procédés industriels. Ainsi la préparation du combustible nucléaire fait

appel à des procédés en solution. Il en est de même du traitement (séparation) des produits de fission de ce combustible. Dans un autr e domaine, la séparation des terres rares

(lanthanides) suit un procédé d'extraction liquide/liquide sélectif. Enfin, les réactions

biochimiques opèrent en milieux aqueux.

1 Définitions

Une solution est un mélange d'un solvant, composé majoritaire, et de solutés qui peuvent être solides, liquides ou gazeux. Pour décrire les solutions, il faut donner la composition du système. Suivant les cas, on utilise : concentration molaire (molarité), [ ] ou C mol.L 1 nombre de moles de composé dissous dans un litre de solution, mol.L 1 mol.dm 3 M concentration massique ou pondérale, C m g.L 1 masse du composé dissous dans un litre de solution molalité, m mol.kg 1 nombre de moles de composé dissous dans un kg de solvant (unité thermodynamique). équivalent par litre eq.L 1 nombre de moles d'ions monovalents

équivalents dissous dans un litre de solution

fraction molaire (titre molaire), x % = 100 x ou x nombre de moles du composé nombre total de moles fraction massique (titre massique), w % = 100 w ou w masse du composé masse du mélange unités d'analyse ppm ppb 1 partie par million 10 6 pour les solutions, 1 ppm = 1 mg.L 1

1 partie par milliard (billion) 10

9 pour les solutions, 1 ppb = 1 g.L 1

Une solution peut être préparée soit par pesée du soluté, soit par dilution d'une solution

mère :

Pesée - la masse à peser m = C V M

mol avec V le volume de la fiole jaugée choisie,

C la concentration souhaitée et Mmol la masse molaire du soluté, à corriger selon la pureté,

pesée = 100.m / %pureté ; 9782340-019751_001_352.indd 520/09/2017 16:15

6 Chapitre I - Les solutions

Dilution - on applique la conservation du nombre de moles C i Vi = Cf Vf avec Vf le volume de la fiole jaugée choisie, Cf la concentration souhaitée, Ci la concentration initiale (solution mère) et V i le volume à introduire dans la fiole que l'on complète avec le solvant V i = Cf Vf / Ci.

2 Rappels de thermochimie

Une réaction chimique est une transformation de composés chimiques (réactifs) en d'autres composés (produits). L'écriture d'une réaction chimique n'est que le bilan de cette réaction, comme :

Réactifs Produits

CH

3COOH + CH3OH CH3COOCH3 + H2O

aA + bB c C + dD La conservation de la matière (Lavoisier) permet de faire un bilan matière sur chaque élément dans les deux membres de l'équation et par conséquent de déterminer les coefficients stoechiométriques a, b, c et d. 2.1

Enthalpies de formation

Les enthalpies standard de formation en solution sont obtenues selon le schéma : fH°(A) dH°(A) Corps simples Composé A(pur) Composé A(sol) , d'où : fH°(A, sol) = fH°(A) + dH°(A) En ce qui concerne les espèces ioniques issues de la dissociation, les enthalpies standard de formation fH° sont données à la concentration de 1 mol.L 1 et par rapport à l'ion H dont les grandeurs thermodynamiques standard sont nulles (par référence). On procède

alors par étapes et l'on applique la loi de Hess à la réaction de formation en solution. Par

exemple, pour la formation de HCl aqueux : fH°(HCl,g) dH°(HCl)

1/2 H

2 + 1/2 Cl 2

HCl(g) H

(aq) + Cl (aq) fH°(HCl,aq) où fH°(HCl,g) est l'enthalpie standard de formation de HCl gaz et dH°(HCl) l'enthalpie standard de dissolution de HCl gaz dans l'eau. Donc : fH°(HCl,aq) = fH°(HCl,g) + dH°(HCl) = fH°(H ,aq) + fH°(Cl ,aq) = fH°(Cl ,aq)

A partir de

fH°(Cl ,aq), on obtient les enthalpies standard de formation des autres ions.

Par exemple avec NaCl :

fH°(NaCl,s) dH°(NaCl)

Na + 1/2 Cl

2

NaCl(s) Na

(aq) + Cl (aq) fH°(NaCl,aq) fH°(NaCl,aq) = fH°(NaCl,s) + dH°(NaCl) = fH°(Na ,aq) + fH°(Cl ,aq) on obtient : fH°(Na ,aq) = fH°(NaCl,s) + dH°(NaCl) fH°(Cl ,aq) et ainsi de suite.... 2 Rap 2.2 E Les r régie le po où ° Un co est ég en ba Pour + RT [i]/ Con s Le s e rG RT L rG où r b. Bo et [A [C A pa r Au c irait d par :

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olutions vec Vf ration e avec fs) en lan de haque er les andard on H ocède n. Par q) halpie s ions. (aq)

2 Rappels de thermochimie 7

2.2 Enthalpies libres de formation, potentiel chimique

Les réactions en solution sont considérées comme des équilibres chimiques et sont donc régies par les lois de la thermodynamique. Pour les solutions idéales (à dilution infinie), le potentiel chimique du soluté à la concen tration [i] se met sous la forme :

° + RT ln [ i ]/1 = ° + RT ln [ i ]

où ° est le potentiel chimique d'une mole du solut à l'état standard (T, [ ] = 1 mol.L 1

Un composé solide (précipité) présente un potentiel chimique constant = ° (son activité

est égale à 1) ; le potentiel chimique d'un gaz dissous suit la loi : = ° + RT ln P/1, P en bar. Pour les solutions réelles, le potentiel chimique du soluté se met sous la forme : + RT ln A i , où A i A i [i]/1, cf. chapitre VIII). Nous resterons dans le cadre des solutions idéales.

Considérons la réaction chimique en soluti

on avec les conditions initiales suivantes : aA + bB c C + dD [A] i [B]i

état initial [C]

i [D]i [A]f [B]f

état final [C]

f [D]f Le sens initial de la réaction est donné par le signe de rG dans les conditions initiales : rG =c. C + d. D b. B a. A = c ( Co + RT ln[C]i ) + d ( Do + RT ln[D]i) b ( Bo

RT Ln[B]

i) a ( Ao + RT ln[A]i) =[c. C o + d. Do b. Bo a. Ao ] + RT ln [B][A][D][C] b ia id ici rG = rG° + RT ln [B][A][D][C] b ia id ici où rG° est la variation d'enthalpie libre standard de la réaction : rG° = c. Co + d. Do b. Bo a. Ao = c fG°(C)d fG°(D) b fG°(B) a fG°(A) et [B][A][D][C] b ia id ici représente le quotient réactionnel de la réaction.

A partir de la relation de

rG, on peut prévoir le sens d'une réaction : - si rG < 0, la réaction va vers la droite, - si rG > 0, la réaction va vers la gauche. - si rG = 0, la réaction est finie (équilibre).

Au cours de la réaction,

rGaugmente et tend vers 0. Si rGdevenait > 0, la réaction

irait dans le sens inverse, vers la gauche. L'état final de la réaction est alors caractérisé

par :

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8 Chapitre I - Les solutions

rG = 0 = rG° + RT Ln [B][A][D][C] b fa fd fcf = rG° + RT ln K rG° = RT ln K où K = [B][A][D][C] b fa fd fcf = e -rG RT est la constante d'équilibre (relation de Guldberg et Waage) La connaissance des facteurs d'équilibre et de leur mode d'action permet au chimiste de

modifier à son gré l'état d'équilibre d'un système. Toute action sur un équilibre repose

sur le principe de Le Châtelier ou principe de modération :

3 Dissociation ionique

Les solutions moléculaires, constituées à partir de solvants non-dissociants, sont considérées comme des mélanges binaires et traitées en tant que tels. Le soluté est simplement dispersé dans le solvant à l'état moléculaire ou d'agrégats. Les solutions ioniques, constituées à partir de solvants dissociants, sont l'objet de cet ouvrage. Sous l'action du solvant, un soluté peut être dissocié. Cette dissociation peut être grossièrement schématisée par deux propriétés du solvant :

CA (C

,A ) C + A moment dipolaire constante diélectrique Le moment dipolaire du solvant assure la polarisation de CA pour donner une paire d'ions (C ..A La constante diélectrique exerce un effet d'écran à la recombinaison des ions, les forces d'attraction électrique sont fois plus faibles que dans le vide.

Solvant Température °C

cste diélectrique /vide moment dipolaire / D

H2O 25 78 1,85

HF 0 84 1,83

NH3 33 22,4 1,49

Dans certains solvants (

faible < 20), la dissociation est incomplète et le soluté peut être majoritairement sous forme de paires d'ions. Comme l'eau, le fluorure d'hydrogène liquide HF apparaît comme un très bon solvant dissociant, il est à la base des milieux superacides. La dissociation s'exerce également sur le solvant lui-même. C'est l'autodissociation ou l'autoprotolyse du solvant qui est à la base des propriétés acido-basiques , comme : H

2O + H 2O H3O

+ HO

4 Réa

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lutions ge) ste de epose sont té est de cet ut être A er une s ions, D ut être ogène ilieux on ou e :

4 Réactions en solution 9

La dissociation d'un soluté CA peut être représentée par un équilibre plus ou moins déplacé : CA C + A concentrations initiales c 0 0

à l'équilibre c - x = c (1 ) x = c x = c

Le taux de dissociation

correspond au taux d'avancement de la réaction x/c. Cet équilibre est caractérisé par une constante d'équilibre : K = []CAquotesdbs_dbs42.pdfusesText_42