Fiche de révision : Les milieux intérieurs : eau et solutions

📋 Plan du Cours

1. Atome et quantité de matière
2. États et changements de la matière
3. Propriétés des trois états
4. Gaz parfaits et pression
5. Mélanges gazeux et gaz dissous
6. États solides et matériaux

📖 1. Atome et quantité de matière

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : Constitué d’un noyau contenant des protons et des neutrons, entouré d’un cortège électronique
• Isotope : Possède le même nombre de protons Z qu’un autre atome, mais un nombre de neutrons N différent ; les isotopes ont donc le même nombre d’électrons et les mêmes propriétés chimiques
• Mole : Contient N entités élémentaires, qui peuvent être des atomes, des molécules ou des ions

★ À maîtriser

📌 Dans la notation A Z X, Z est le nombre de protons responsable des propriétés chimiques, A est le nombre de nucléons et N est le nombre de neutrons vérifiant N = A − Z.

• Le nombre d’Avogadro est le nombre d’atomes contenus dans 12 g de carbone 12 et vaut N = 6,022.1023.

Compléments

• Le noyau contient Z protons et N neutrons, tandis que les électrons ont une masse d’environ 0,9.10-30 kg et les nucléons une masse d’environ 1,67.10-27 kg.

💡 Astuce mémo

Z identifie l’élément, N distingue l’isotope

📖 2. États et changements de la matière

📝 Points essentiels

📌 Les trois états principaux de la matière sont l’état solide, l’état liquide et l’état gazeux.

• Les changements d’état comprennent:

  • la fusion
  • la vaporisation
  • la sublimation
  • la condensation
  • la solidification
  • la condensation solide

• Une augmentation de la température compense les interactions entre les particules, qui s’éloignent, et permet le passage du solide au liquide puis du liquide au gazeux.

💡 Astuce mémo

Solide → liquide → gazeux quand la température augmente

📖 3. Propriétés des trois états

★ À maîtriser

📌 Un solide possède une forme et un volume propres, un liquide possède un volume propre mais pas de forme propre, et un gaz ne possède ni forme ni volume propres.

• Un solide est pratiquement incompressible et ordonné, un liquide est pratiquement incompressible et non ordonné, tandis qu’un gaz est compressible et expansible sans limite.

• Les interactions entre particules sont très fortes dans un solide, faibles dans un liquide et nulles ou négligeables dans un gaz.

Compléments

📌 La viscosité d’un liquide diminue lorsque la température augmente ou lorsque la taille des molécules diminue.

💡 Astuce mémo

Solide : forme et volume propres ; liquide : volume propre ; gaz : ni forme ni volume propres

📖 4. Gaz parfaits et pression

🔑 Notions clés & Définitions

• Gaz parfait : Formé de particules assimilables à des points immatériels, très éloignées, sans forces d’interaction, et subissant des chocs élastiques

★ À maîtriser

📐 Formule — La loi des gaz parfaits s’écrit $PV = nRT$.

• La pression d’un gaz résulte de la force exercée par les chocs des molécules sur la paroi du récipient.

• Aux conditions normales de température et de pression, à P = 1 atm et T = 0°C = 273 K, une mole occupe un volume de 22,4 L.

Compléments

• Les équivalences usuelles sont 1 bar = 105 Pa ≈ 1 atm = 760 mmHg, 1 L = 10-3 m3 et R = 0,082 L.atm.K-1.mol-1 = 8,32 J.K-1.mol-1.

📌 La température absolue s’exprime en kelvins selon la relation T(K) = T(°C) + 273.

💡 Astuce mémo

Température et chocs moléculaires → pression du gaz

📖 5. Mélanges gazeux et gaz dissous

🔑 Notions clés & Définitions

• Pression partielle : La pression qu’il exercerait s’il était seul dans le volume occupé par le mélange
• Pression de vapeur saturante : La pression d’équilibre entre la phase gazeuse et la phase liquide, et elle augmente lorsque la température augmente

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un mélange de gaz parfaits, la pression partielle vérifie $P_i = x_iP_T$, où $x_i = \frac{n_i}{n_T}$ est la fraction molaire.

📌 Selon la loi de Dalton, la pression totale d’un mélange de gaz parfaits est la somme des pressions partielles : $P_T = \sum_i P_i$.

📌 Selon la loi de Henry, la fraction molaire d’un gaz dissous dans un liquide est proportionnelle à sa pression partielle selon $X_i = \frac{P_i}{H_i}$.

Compléments

• L’hygrométrie est le rapport entre la pression de vapeur d’eau ambiante et la pression de vapeur d’eau saturante à la même température.

• Au niveau de l’interface plasma-air alvéolaire, la dissolution et l’évacuation du CO2 sont décrites par $C_{CO_2} = aP_{CO_2}$ avec a = 0,03 mmol.L-1.mmHg-1.

💡 Astuce mémo

Pression partielle → dissolution du gaz dans le liquide

📖 6. États solides et matériaux

★ À maîtriser

• Les propriétés mécaniques propres à l’état solide sont:
  • la dureté
  • la ténacité
  • la malléabilité
  • la ductilité

📌 Les cristaux sont très ordonnés, les états amorphes et vitreux sont désordonnés, et les cristaux liquides associent une organisation régulière à une mobilité des structures.

• Les cristaux sont classés en:
  • cristaux moléculaires
  • cristaux atomiques ou covalents
  • cristaux ioniques
  • cristaux métalliques

Compléments

• Les propriétés physiques d’un solide comprennent notamment:

  • la température de fusion
  • la masse volumique
  • la conductivité
  • la solubilité

• Les états polymères sont constitués de chaînes moléculaires répétitives, comme l’agarose et les plastiques synthétiques.

• Les états amorphes et vitreux sont obtenus par refroidissement rapide de la phase liquide ; lorsque la température diminue, le liquide devient de plus en plus visqueux sans cristalliser.

💡 Astuce mémo

Cristal liquide : ordre mobile ; verre : désordre figé

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des états de la matière

Principaux états solides