Fiche de révision : Mesures et mélanges en chimie

📋 Plan du Cours

1. Chiffres significatifs et calculs
2. Puissances de dix et préfixes
3. Proportionnalité et produit en croix
4. Corps purs et mélanges
5. Composition des mélanges
6. Propriétés physiques des mélanges
7. Masse volumique et densité
8. Identification chimique par tests

📖 1. Chiffres significatifs et calculs

★ À maîtriser

• Dans un nombre, tous les chiffres sont significatifs sauf les zéros situés à gauche ; ainsi, 0,50 comporte 2 chiffres significatifs.

• Un résultat de calcul ne peut pas être plus précis que la donnée la moins précise.

• Pour une addition ou une soustraction, le résultat ne comporte pas plus de décimales que la donnée qui en comporte le moins.

• Pour une multiplication ou une division, le résultat ne comporte pas plus de chiffres significatifs que la donnée qui en comporte le moins.

Compléments

• Un entier contient un nombre infini de chiffres significatifs.

📌 Dans un calcul mixte, les règles de précision s’appliquent en suivant l’ordre de priorité des opérations.

📖 2. Puissances de dix et préfixes

🔑 Notions clés & Définitions

• Notation scientifique : La notation scientifique écrit les nombres très grands ou très petits sous une forme précise qui respecte les chiffres significatifs, comme 0,00003230 m = 3,230 × 10⁻⁵ m et 4,86 milliards de km = 4,86 × 10⁹ km.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le produit de deux puissances de dix vérifie $10^a \times 10^b = 10^{a+b}$.

📐 Formule - Le quotient de deux puissances de dix vérifie $\frac{10^a}{10^b}=10^{a-b}$.

• Les préfixes et facteurs associés sont femto (f, 10⁻¹⁵), pico (p, 10⁻¹²), nano (n, 10⁻⁹), micro (μ, 10⁻⁶), milli (m, 10⁻³), centi (c, 10⁻²), déci (d, 10⁻¹), déca (da, 10¹), hecto (h, 10²), kilo (k, 10³), méga (M, 10⁶), giga (G, 10⁹), téra (T, 10¹²) et péta (P, 10¹⁵).

Compléments

• 10⁵ correspond à 100000, soit un 1 suivi de 5 zéros.

• 10⁻⁵ correspond à 0,00001, un nombre positif inférieur à 1 écrit comme un 1 précédé de 4 zéros après la virgule.

📐 Formule - La puissance d’une puissance vérifie $(10^a)^b = 10^{a\times b}$.

📐 Formule - L’inverse d’une puissance de dix vérifie $\frac{1}{10^a}=10^{-a}$.

📐 Formule - La puissance zéro de dix vaut $10^0=1$.

📖 3. Proportionnalité et produit en croix

★ À maîtriser

📌 Si deux couples de valeurs sont dans la même proportion, alors le produit des valeurs en diagonale est égal au produit des deux autres, soit $a\times d=b\times c$.

Compléments

• Si 12 kg de pommes correspondent à 33 pommes, la masse de 5 pommes est $x=\frac{12\times5}{33}=1{,}8\ \text{kg}$.

📖 4. Corps purs et mélanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce chimique : Une espèce chimique est un ensemble d’entités chimiques identiques, comme des atomes, des ions ou des molécules, représenté par une formule chimique.
• Corps pur : Constitué d’une seule espèce chimique, comme le dioxygène ou le diazote.
• Mélange : Constitué de plusieurs espèces chimiques, comme l’eau sucrée ou l’air, qui contient environ 20 % de dioxygène et 80 % de diazote.

★ À maîtriser

📌 Un mélange est homogène si ses constituants ne sont pas différenciables à l’œil nu après agitation, tandis qu’il est hétérogène si au moins deux constituants restent visibles à l’œil nu après agitation.

Compléments

📌 Deux liquides miscibles forment un mélange homogène, tandis que deux liquides non miscibles forment un mélange hétérogène.

💡 Astuce mémo

Corps pur : une espèce ; mélange : plusieurs.

📖 5. Composition des mélanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Proportion en masse : La proportion en masse d’une espèce E dans un mélange est le quotient de sa masse mE par la masse totale m_tot, les masses étant exprimées dans la même unité.
• Proportion en volume : La proportion en volume d’une espèce E dans un mélange est le quotient de son volume VE par le volume total V_tot, les volumes étant exprimés dans la même unité.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le pourcentage massique d’une espèce E vaut $\frac{m_E}{m_{tot}}\times100$.

Compléments

📐 Formule - La proportion en masse d’une espèce E est $\frac{m_E}{m_{tot}}$.

📐 Formule - La proportion en volume d’une espèce E est $\frac{V_E}{V_{tot}}$.

• L’air contient en volume environ :
  • 78 % de diazote
  • 21 % de dioxygène
  • 1 % d’autres gaz

📖 6. Propriétés physiques des mélanges

★ À maîtriser

📌 La masse d’un mélange est égale à la somme des masses de ses constituants.

📌 Le volume d’un mélange n’est pas exactement égal à la somme des volumes de ses constituants, car des molécules différentes peuvent s’imbriquer et réduire le volume obtenu.

• Les changements d’état d’un corps pur s’effectuent à température constante, contrairement aux mélanges pour lesquels on ne peut pas définir une température de changement d’état unique.

Compléments

• Dans l’exemple donné, 45,01 g de vin et 49,7 g d’eau forment un mélange de 94,71 g.

• Les caractéristiques physiques utiles à l’identification sont :

  • les températures de changement d’état
  • la masse volumique ou la densité
  • la solubilité
  • l’indice de réfraction

💡 Astuce mémo

La masse s’additionne ; le volume ne s’additionne pas exactement.

📖 7. Masse volumique et densité

★ À maîtriser

📐 Formule - La masse volumique est le rapport de la masse au volume : $\rho=\frac{m}{V}$, avec ρ en g·L⁻¹, m en g et V en L.

📐 Formule - La densité d’un liquide ou d’un solide est le rapport sans unité de sa masse volumique à celle de l’eau : $d=\frac{\rho}{\rho_{eau}}$, les deux masses volumiques étant exprimées dans la même unité.

📌 Dans un mélange de liquides non miscibles, le liquide le moins dense flotte sur le liquide le plus dense.

Compléments

• La masse volumique dépend de la température.

• À 20 °C au niveau de la mer, la masse volumique de l’air est de 1,3 g·L⁻¹ et celle de l’eau est de 1,00 × 10³ g·L⁻¹.

• Pour identifier l’acétone, on peut mesurer sa température d’ébullition ou son indice de réfraction et comparer les valeurs aux données de référence.

📖 8. Identification chimique par tests

★ À maîtriser

• Le dioxygène ravive la combustion d’une bûchette incandescente.

• L’eau colore en bleu le sulfate de cuivre(II) anhydre blanc en formant du sulfate de cuivre(II) hydraté.

• Le dihydrogène provoque une détonation lorsqu’on approche une allumette enflammée.

• Le dioxyde de carbone forme un précipité blanc au contact de l’eau de chaux.

Compléments

• Pour produire du dihydrogène à tester, on ajoute environ 2 mL d’acide chlorhydrique à une pointe de spatule de poudre de fer, puis on bouche, on agite et on attend quelques minutes.