première science expérimentale et science math , bac international , cours de chime

le programme de chimie , première science repose sur le programme du tronc commun , en ce qui concerne les notions de molécule , des ions , des gaz , de concentration molaire et du tableau d’avancement

Ce programme repose sur des notions très importantes , comme la mesure en chimie pour suivre l’évolution d’une transformation chimique , des méthodes comme la mesure de la pression et de la conductimètrie il permet aussi d’étudier deux grands familles de réaction , qui sont : les acides et les bases , l’oxydoréduction ; notion de dosage comme méthode chimique pour suivre l’évolution d’une réaction chimique : il se termine par vous donner une vue de la chimie organique , son histoire , nomenclature , et leurs classifications selon le groupement fonctionnel

Note : les solutions des exercices sont dans les fichiers des exercices

leçon_2_chimie : la masse , le volume, la quantité de matière, concentrations molaires

leçon_4_chimie : évolution d’une transformation chimique

leçon_5_chimie : la conductivité des solutions aqueuses

leçon_6_chimie : les acides et les bases , définition et réactions

leçon_7_chimie : L’oxydo-réduction, définition , réaction

leçon_8_chimie : dosage acide base, dosage ox/réad , suivi conductimètrique, et colorimétrique

Dosage conductimétrique d’un acide qui réagit complètement avec l’eau

Vous avez étudié le principe du conductimètre : c’est un appareil qui sert à mesurer la conductance d’une portion d’électrolyte. Rappelons qu’une conductance est l’inverse d’une résistance : elle s’exprime en siemens (symbole : S).

Évolution de la conductance au cours de l’addition d’une base et un acide qui réagissent complètement avec de l’eau  .

tracé de la courbe G = f(Vb).

Pour illustrer le principe de la méthode conductimétrique, nous allons réaliser l’expérience décrite sur la figure à cote.

montage dosage conductimètrique

Plaçons 10 mL d’acide chlorhydrique à 0.1 moL/L dans un bécher et ajoutons-y un grand volume d’eau distillée (par exemple 200 mL) de manière à ce que l’on puisse considérer le volume de la solution comme pratiquement constant au cours du dosage. Versons progressivement de la soude à 0.1 moL/L dans cet acide et mesurons, après chaque addition, la conductance G de la portion d’électrolyte située entre les lames de la cellule (il est indispensable de bien agiter ) la figure à coté

courbe titrage

donne l’allure de la courbe G=f(Vb) , où Vb désigne le volume de soude ajouté.

Caractéristique de la courbe

l’équivalence acido-basique est obtenue lorsque le volume du soude versé est égal au volume de l’acide initial. Car ici, les concentrations de l’acide et de la base sont égales.

Le point E d’abscisse Va=Vb=10 mL représente donc l’équivalence acido-basique .

On constate que la courbe correspond deux parties sensiblement rectiligne, dont l’intersection détermine E.

Avant l’équivalence (Vb<10 mL) la conductance de l’électrolyte d’croit au fur et à mesure qu’on verse la soude (portion de droite AE).

Après l’équivalence (Vb>10mL) La conductance augmente par addition de soude (partie EB). Ce changement de pente est mis à profit pour déterminer graphiquement E avec précision.

Interprétation : Sans entrer dans la théorie du phénomène, il est facile de comprendre que le transport du courant électrique dans un électrolyte est d’autant plus facile que les ions (cesont les porteurs de chargent) y sont plus nombreux et peuvent s’y mouvoir plus rapidement. Il y a donc deux facteurs à prendre en compte : la concentration des ions et leur mobilité (qu’on caractérise par la vitesse avec laquelle ils se déplacent lorsqu’ils sont soumis à un champ électrique de 1 V/m). La conductance d’une portion d’électrolyte doit donc augmenter quand celui-ci possède des ions plus nombreux et plus mobiles.

Or, l’expérience montre que la mobilité d’un ion dépend de sa taille et de sa charge. Cependant, en solution aqueuse, sachez que la cation le plus mobile est l’ion (1) et que l’anion le plus mobile est l’ion (2).

Allure de la portion AE.

Nous somme avant l’équivalence. la soude versée apporte des ions (3) et (2) , ces derniers réagissent immédiatement avec les ions (1) de l’acide chlorhydrique pour former de l’eau selon le bilan classique : (5).

formule chimique

On constate que la soude a pour effet de remplaces les ions (1) par des ions (3) , la concentration des autre ions restant par ailleurs inchangée (à condition que l’on puisse négliger les variations de volume). Les ions (1), très mobiles, sont donc progressivement remplacés par des ions (3) moins mobiles, et ce tant que l’équivalence n’est pas atteinte.

On observe donc une diminution de la conductance : c’est bien ce que l’on voit sur la partie (AE).

Allure de la partie (EB).

Nous somme désormais au-delà de l’équivalence. Chaque nouvelle mole de soude versée reste en solution sans réagir, car il n’y a pratiquement plus d’ions (1)  depuis E. Il y a donc augmentation progressive de la concentration en soude : cela se traduit par un accroissement de la conductance, d’où la pente positive de la partie (EB).

D’un point de vue pratique . .

Comme la courbe G = f(Vb) est constituée de deux portions de droite, il est inutile pour faire le dosage d’un acide chlorhydrique inconnue de procéder à un grand nombre de mesures : quatre points dans la partie descendante et autant dans la partie montante suffisent largement pour tracer AE et EB. Il suffit alors de lire l’abscisse du point d’intersection E pour avoir le volume Vb à l’équivalence.

On obtient, là encore la concentration de l’acide à partir de la relation : (5).

Remarque : Rappelez-vous cependant (cela se démontre), que les parties AE et EB ne sont rectilignes qu’à la condition que le volume dans le bécher reste pratiquement constant le dosage pendant le dosage. Il est donc nécessaire d’ajouter un important volume d’eau distillée à l’échantillon d’acide à doser.

Question : dessiner la l’allure de la courbe de dosage de la soude par l’acide chlorhydrique ?

Définition de l’équivalence

Équivalence entre un acide et une base qui réagissent complètement avec l’eau

Il y a équivalence acido-basique pour un mélange d’acide et de base qui réagissent complètement avec l’eau, si le nombre d’ions oxonium apportés par l’acide est égal au nombre d’ions hydroxydes apportés par la base.

leçon_9_chimie : l’expansion de la chimie organique

Nomenclature des composés organiques

Dans les premiers temps de la chimie organique, on donnait à chaque composé nouveau un nom sur sa source ou sur son utilisation. Beaucoup de composés ont ainsi été nommés , par exemple, le limonène (de l’anglais »lemon », citron) l’α-pinène

citron lemon

(du pin), la coumarine (du « comaru », nom donné par les indigènes d’Amérique du Sud à l’odorante fève de tonka), la pénicilline (des cultures de penicillium , notatum). Et même actuellement , c’est encore de cette manière qu’on décide du nom de certaines molécules de structure complexe.

D’autres noms ont une origine plus familière : C’est  le cas de l’acide barbiturique dont les dérivés , les barbiturates , sont des sédatifs bien connus, et qui aurait été aussi nommé en l’honneur d’une Barbara , amie du chimiste allemand A.von Bayer qui le découvrit. C’est par contre, à cause de la forme de leurs molécules qu’ont été nommés des composés tels que le cubane, prismane et les rotanes.

molecule cubane

Depuis longtemps était apparue néanmoins la nécessité de disposer d’une chose que des appellations communes ou triviales pour nommer les composés organiques et une méthode systématique s’imposait, l’idéal étant que les règles du système devaient conduire à un nom unique pour chaque composé. Il fallait à la vue de la structure d’un composé et connaissant les règles , pouvoir énoncer un nom systématique et à la lecture de son nom , pouvoir en écrire la structure correcte.

On élabora finalement un système de nomenclature reconnu et adopté par tous les chimistes du monde. C’est le système recommandé par l’International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC).

nomenclature systématique des composés organiques

hart/Conia,introduction à la chimie organique, interEditions 1987.pp 51-52

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