Fiche de révision : Composition d’un système initial

📋 Plan du Cours

1. Entités et espèces chimiques
2. Masse volumique et densité
3. Quantité de matière et masse molaire
4. Volume molaire des gaz
5. Concentrations en solution
6. Préparation par dilution
7. Absorbance et loi de Beer-Lambert
8. Dosage par étalonnage

📖 1. Entités et espèces chimiques

★ À maîtriser

📌 Une entité chimique peut être un atome, une molécule ou un ion, tandis qu’une espèce chimique est une collection d’un très grand nombre d’entités chimiques.

Compléments

• Un échantillon de 100 mL d’eau contient environ 3,34 × 10^24 molécules d’eau.

💡 Astuce mémo

Entité = une particule ; espèce = une collection immense de particules

📖 2. Masse volumique et densité

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse volumique : le quotient de la masse m d’un échantillon par son volume V
• Densité : le quotient de sa masse volumique ρ par celle de l’eau ρ_eau, exprimées dans la même unité, et elle est sans unité

★ À maîtriser

📐 Formule — La masse volumique vérifie $\rho = \frac{m}{V}$, d’où $V = \frac{m}{\rho}$ et $m = \rho V$.

Compléments

• La masse volumique de l’eau vaut 1 g·cm⁻³, soit 1 g·mL⁻¹, 1000 g·L⁻¹ ou 1000 kg·m⁻³.

💡 Astuce mémo

Masse et volume → masse volumique ; masse volumique comparée à l’eau → densité

📖 3. Quantité de matière et masse molaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : Une mole contient 6,02 × 10^23 entités, nombre égal à la constante d’Avogadro N_A.
• Masse molaire : la masse d’une mole de ses entités et s’exprime en g·mol⁻¹

★ À maîtriser

📐 Formule — Le nombre d’entités et la quantité de matière vérifient $N = nN_A$ et $n = \frac{N}{N_A}$, avec $N_A = 6{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$.

📐 Formule — La masse molaire, la masse de l’échantillon et la quantité de matière vérifient $M = \frac{m}{n}$, donc $m = Mn$.

Compléments

• La masse molaire moléculaire de l’eau est $M(\mathrm{H_2O}) = 2M(\mathrm{H}) + M(\mathrm{O}) = 18{,}0\ \mathrm{g·mol^{-1}}$.

📖 4. Volume molaire des gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume molaire : le volume occupé par une mole de ce gaz

★ À maîtriser

• À température et pression fixes, tous les gaz ont le même volume molaire.

📐 Formule — Pour un gaz, $V_m = \frac{V}{n}$, $n = \frac{V}{V_m}$ et $V = nV_m$.

Compléments

• À 20 °C et 1013 hPa, le volume molaire des gaz vaut 24,0 L·mol⁻¹.

📖 5. Concentrations en solution

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration en masse : le quotient de la masse m de soluté par le volume V de solution
• Concentration en quantité : le quotient de la quantité de matière n de soluté par le volume V de solution

★ À maîtriser

📐 Formule — La concentration en masse vérifie $C_m = \frac{m}{V}$ et $m = C_mV$.

📐 Formule — La concentration en quantité de matière vérifie $C = \frac{n}{V}$ et $n = CV$.

Compléments

📐 Formule — Dans une même solution, la concentration en masse et la concentration en quantité vérifient $C_m = CM$.

💡 Astuce mémo

Cm mesure une masse par volume, tandis que C mesure une quantité de matière par volume

📖 6. Préparation par dilution

★ À maîtriser

• Une dilution se réalise en prélevant un volume précis de solution mère avec une pipette jaugée, en le transférant dans une fiole jaugée, en complétant avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge, puis en homogénéisant.

📐 Formule — Lors d’une dilution, la conservation de la quantité de matière impose $C_mV_m = C_fV_f$.

Compléments

📐 Formule — Le facteur de dilution vérifie $F = \frac{C_m}{C_f} = \frac{V_f}{V_m}$ et il est supérieur à 1.

💡 Astuce mémo

Prélever → compléter jusqu’au trait → homogénéiser

📖 7. Absorbance et loi de Beer-Lambert

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : une grandeur sans unité liée à la proportion de lumière absorbée

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une longueur d’onde donnée, la loi de Beer-Lambert s’écrit $A = \varepsilon lc = Kc$.

• La couleur d’une solution colorée correspond aux longueurs d’onde transmises, qui sont complémentaires des longueurs d’onde absorbées.

Compléments

• Dans la loi de Beer-Lambert, ε est le coefficient d’extinction molaire en L·mol⁻¹·cm⁻¹, l est l’épaisseur de cuve en cm et c est la concentration en mol·L⁻¹.

• Pour la solution étudiée, l’absorbance maximale est atteinte à la longueur d’onde λ_max = 640 nm.

💡 Astuce mémo

Concentration croissante → absorbance croissante à longueur d’onde fixée

📖 8. Dosage par étalonnage

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage par étalonnage : déterminer la concentration d’une espèce chimique en solution à partir de mesures réalisées sur des solutions étalons de concentration connue

★ À maîtriser

• Un dosage par étalonnage consiste à fabriquer des solutions étalons, mesurer leur absorbance à λ_max, tracer A = f(c), modéliser la courbe par une fonction linéaire, mesurer l’absorbance de la solution inconnue et lire graphiquement sa concentration.

📐 Formule — Pour déterminer une concentration à partir de la loi de Beer-Lambert, on utilise $c = \frac{A}{\varepsilon l}$.

Compléments

• Le dosage par étalonnage ne dégrade pas la solution dosée, qui peut donc être réutilisée.

• Pour une solution de dichromate de potassium, une absorbance A = 1,04 correspond à une concentration d’environ 3,5 mmol·L⁻¹, soit 3,6 × 10⁻³ mol·L⁻¹ selon le calcul donné.

💡 Astuce mémo

Étalonner → mesurer → modéliser → reporter → déterminer

📊 Tableaux de synthèse

Grandeurs de concentration