Fiche de révision : Principes fondamentaux de la physique-chimie

Plan du Cours

  1. Cinétique chimique
  2. Acides, bases et loi d’action de masse
  3. Variation du pH et dilution
  4. Dosage, demi-équivalence et tampons
  5. Piles électrochimiques
  6. Circuit RL et auto-induction
  7. Oscillations libres du circuit RLC
  8. Oscillations mécaniques forcées
  9. Ondes progressives
  10. Radioactivité et décroissance
  11. Réactions nucléaires provoquées

1. Cinétique chimique

Notions clés & Définitions

  • Avancement d’une réaction : L’avancement, noté x, mesure le nombre de “fois” que la réaction a progressé depuis l’état initial, exprimé en quantité de matière en moles.
  • Vitesse moyenne de réaction : La vitesse moyenne quantifie la variation d’avancement Δx\Delta x sur un intervalle de temps [t1,t2][t_1,t_2], exprimée par unité de temps.
  • Vitesse instantanée : La vitesse instantanée à t1t_1 est la limite de la vitesse moyenne quand t2t_2 tend vers t1t_1, et correspond à la dérivée de l’avancement par rapport au temps.
  • Temps de demi-réaction : Le temps de demi-réaction t1/2t_{1/2} est l’instant où l’avancement atteint la moitié de sa valeur maximale, soit x=xmax/2x=x_{\max}/2.
  • Catalyseur : Un catalyseur est une espèce chimique active en faibles quantités qui accélère une réaction sans être consommée et sans changer la limite d’avancement.

Points essentiels

  • La vitesse moyenne entre t1t_1 et t2t_2 vaut Vmoy(t1,t2)=ΔxΔt=x(t2)x(t1)t2t1V_{moy}(t_1,t_2)=\dfrac{\Delta x}{\Delta t}=\dfrac{x(t_2)-x(t_1)}{t_2-t_1} avec xx en moles.
  • La vitesse instantanée s’obtient par v(t1)=(dxdt)t=t1v(t_1)=\left(\dfrac{dx}{dt}\right)_{t=t_1} et s’exprime en mols1\mathrm{mol\,s^{-1}}.
  • La vitesse volumique s’écrit v(t)=1Vmilieudxdtv(t)=\dfrac{1}{V_{milieu}}\,\dfrac{dx}{dt} et vérifie les relations v(t)=1ad[A]dt=1bd[B]dt=1cd[C]dt=1dd[D]dtv(t)=-\dfrac{1}{a}\dfrac{d[A]}{dt}=-\dfrac{1}{b}\dfrac{d[B]}{dt}=\dfrac{1}{c}\dfrac{d[C]}{dt}=\dfrac{1}{d}\dfrac{d[D]}{dt}.
  • Graphiquement, la tangente à la courbe x(t)x(t) au point d’abscisse t1t_1 a une pente qui donne directement la vitesse v(t1)v(t_1).
  • La vitesse est maximale à t=0t=0, décroît ensuite, puis devient nulle quand la réaction est terminée.
  • Le temps de demi-réaction t1/2t_{1/2} correspond à x(t1/2)=xmax/2x(t_{1/2})=x_{max}/2, ce qui permet d’estimer la durée de la transformation.

Astuce mémo

Demi-réaction = “moitié du chemin” : à t1/2t_{1/2}, x=xmax/2x=x_{max}/2.

2. Acides, bases et loi d’action de masse

Notions clés & Définitions

  • Acide de Brönsted : Un acide est une entité capable de libérer l’ion H+ dans l’eau, selon AH ⇌ A− + H3O+.
  • Base de Brönsted : Une base est une entité capable de capter l’ion H+ dans l’eau, selon B + H3O+ ⇌ BH+.
  • Constante d’acidité Ka : La constante d’acidité Ka mesure l’équilibre AH ⇌ A− + H3O+ et s’écrit Ka = ([A−][H3O+])/[AH].
  • Constante de basicité Kb : La constante de basicité Kb mesure l’équilibre B + H2O ⇌ BH+ + OH− et s’écrit Kb = ([BH+][OH−])/[B].
  • Fonction des concentrations : La fonction des concentrations Π quantifie la composition d’un système dissous en solution pour l’équilibre aA + bB ⇄ cC + dD.

Points essentiels

  • La loi d’action de masse dit qu’à l’équilibre la fonction des concentrations Π vaut une constante K qui ne dépend que de la température.
  • Pour Π < K, la réaction spontanément se fait dans le sens direct et Π augmente, alors que pour Π > K elle se fait dans le sens inverse et Π diminue.
  • Un acide est d’autant plus fort que Ka est grande et pKa est faible, car pKa = −log(Ka).
  • Une base est d’autant plus forte que Kb est grande et pKb est faible, car pKb = −log(Kb).
  • Pour un couple acide/base, on a Ka·Kb = Ke et donc pKa + pKb = pKe, avec Ke = 10−14 à 25°C.
  • Pour la réaction acido-basique entre A1/B1 et A2/B2, la comparaison des constantes donne K = 10^(pKa2−pKa1) = 10^(pKb1−pKb2) et permet de conclure au sens (acide plus fort vers base plus faible).

Astuce mémo

pKa + pKb = pKe : des constantes se “compensent” (acide fort ↔ base conjuguée faible).

3. Variation du pH et dilution

Notions clés & Définitions

  • Dilution : Une dilution consiste à augmenter le volume d’une solution en ajoutant de l’eau, ce qui diminue la concentration et modifie le pH.
  • Équivalence acido-basique : À l’équivalence, les quantités de matière d’acide et de base introduites sont en proportion stœchiométrique, donc la réaction est complète et le pH se déduit du type d’espèces restantes.
  • Demi-équivalence : À la demi-équivalence, l’avancement a atteint la moitié de la valeur finale, ce qui donne des relations simples entre concentrations d’un couple acide/base.
  • Solution tampon : Une solution tampon est un mélange qui vérifie pH ≃ pKa et garde un pH presque constant lors d’une dilution ou d’ajouts modérés d’acide/base forts.

Points essentiels

  • Lors d’une dilution d’un acide fort, on a pH’ = pH + log(V’/V) avec pH = −logC et C’ = CV/V’.
  • Lors d’une dilution d’un acide faible, on a pH’ = pH + 1/2·log(V’/V), donc le pH augmente quand le volume augmente.
  • Lors d’une dilution d’une base forte, on a pH’ = pH − log(V’/V), donc le pH diminue quand le volume augmente.
  • À l’équivalence entre un acide fort (HCl, HNO3) et une base forte (NaOH, KOH), la solution est neutre et pH_E = 7 à 25°C.
  • À la demi-équivalence d’un couple acide faible AH/base forte, on obtient [AH] = [A−] et donc pH = pKa.
  • Pour une solution tampon, pH ≃ pKa, le pH ne varie pas lors d’une dilution et varie faiblement lors d’ajouts modérés d’acide fort ou de base forte.

Astuce mémo

Dilution : acide fort +log, acide faible +1/2·log, base forte −log, base faible −1/2·log de (V’/V).

4. Dosage, demi-équivalence et tampons

Notions clés & Définitions

  • Couple acide/base conjugué : Un couple acide/base conjugués regroupe deux espèces liées par un transfert de H+ et dont les proportions déterminent le pH lors d’un dosage.

Points essentiels

  • Pour un dosage acide fort-base forte, l’équivalence vérifie C_A V_A = C_B V_B et la solution obtenue est neutre avec pH = 7 à 25°C.
  • Si on dose un acide faible AH par une base forte, à l’équivalence la réaction est totale et la demi-équivalence donne [AH] = [A−] donc pH = pKa.
  • Si on dose une base faible B par un acide fort, à l’équivalence la réaction est totale et l’équilibre impose un caractère acide avec pH_E < 7 car [BH+] = [H3O+].
  • Une solution tampon vérifie pH ≃ pKa et son pH ne varie pas (ou varie faiblement) lors d’une dilution et lors d’une addition modérée d’acide fort ou de base forte.
  • On prépare une solution tampon au voisinage de la demi-équivalence pour un acide fort + base faible ou pour une base forte + acide faible.

Astuce mémo

Demi-équivalence = moitié consommée ⇒ [espèces conjuguées] égales ⇒ pH = pKa.

5. Piles électrochimiques

Notions clés & Définitions

  • Pile électrochimique : Une pile électrochimique est un dispositif qui transforme une réaction spontanée en courant électrique.
  • fem à vide : La fem à vide EE est la tension de la pile quand aucun courant ne circule (pile non chargée).
  • Fonction de concentration Π : La fonction de concentration Π regroupe les concentrations des ions intervenant dans l’équation associée à l’échelle de la pile.
  • Potentiel standard d’électrode : Le potentiel standard d’électrode d’un couple rédox est défini comme la fem d’une pile où l’autre demi-pile est l’électrode normale à hydrogène avec des concentrations égales à 1mol⋅L11\,\text{mol·L}^{-1}.
  • Pont salin : Le pont salin est un dispositif conducteur ionique qui ferme le circuit et maintient l’électroneutralité des deux solutions.

Points essentiels

  • Le symbole d’une pile s’écrit M1M12+    M22+M2M_1|M_1^{2+}\;‖\;M_2^{2+}|M_2, et l’équation associée correspond au sens de la réaction spontanée M1+M22+M12++M2M_1+M_2^{2+}\to M_1^{2+}+M_2 lorsque $E>0.
  • Le signe de EE fixe la polarité : si E>0E>0, l’électrode droite M2M_2 est la borne (+) et la gauche M1M_1 la borne (−), tandis que si E<0E<0 c’est l’inverse.
  • L’égalité à l’équilibre donne E=0E=0 et Π=KΠ=K, où KK est la constante d’équilibre associée à l’équation de la pile.
  • La fem s’exprime par E=E0,03log(Π)E=E^\circ-0{,}03\,\log(Π) avec E=EDrotiteEGaucheE^\circ=E_{Drotite}^\circ-E_{Gauche}^\circ et Π=[M12+]/[M22+]Π=[M_1^{2+}]/[M_2^{2+}] pour l’équation associée M1+M22+M12++M2M_1+M_2^{2+}\rightleftharpoons M_1^{2+}+M_2.
  • Si EE^\circ est telle que E>0E^\circ>0 alors le pouvoir oxydant du couple correspondant est plus grand, et plus EE^\circ est grand plus le pouvoir oxydant est grand et le pouvoir réducteur est faible.
  • L’électrode normale à hydrogène correspond à un couple H3O+/H2(g)H_3O^+/H_2(g) avec P(H2)=1atmP(H_2)=1\,\text{atm} et [H3O+]=1mol⋅L1[H_3O^+]=1\,\text{mol·L}^{-1}.

Astuce mémo

E>0E>0 : borne (+) à droite (M2M_2) ; E<0E<0 : borne (+) à gauche (M1M_1).

6. Circuit RL et auto-induction

Notions clés & Définitions

  • Auto-induction : Phénomène d’induction où la bobine, parcourue par un courant variable, crée une force électromotrice qui s’oppose à la variation de ce courant.
  • F.é.m. d’auto-induction : F.é.m. générée dans une bobine lorsqu’elle est le même circuit inducteur et le même circuit induit, due à la variation de l’intensité.
  • Inductance d’une bobine : Grandeur caractérisant la capacité d’une bobine à s’opposer aux variations du courant électrique, notée L et exprimée en henry (H).
  • Constante de temps RL : Paramètre noté τ qui fixe la vitesse d’établissement du courant dans un dipôle RL, dépendant de L et de la résistance totale du circuit.
  • Énergie magnétique : Énergie stockée par une bobine d’inductance L parcourue par un courant d’intensité i, donnée par l’expression liant champ et courant.

Points essentiels

  • Lorsqu’une bobine est traversée par un courant variable, la f.é.m. d’auto-induction apparaît et s’oppose à l’établissement du courant par effet de la variation, conformément à la loi de Lenz.
  • La tension aux bornes d’une bobine s’écrit ubob = L di/dt + r i, avec e = -L di/dt et r la résistance de la bobine.
  • Pour un échelon de tension E appliqué à un dipôle RL, le courant s’établit progressivement selon i(t)=Im(1-e^{-t/τ}) avec Im=E/(R+r) et τ=L/(R+r).
  • En régime permanent pour un dipôle RL, le courant vaut i=Im et la tension aux bornes de la résistance vérifie uR=R Im, tandis que ubob = r Im.
  • Une bobine d’inductance L emmagasine une énergie magnétique EL=1/2 L i^2 quand elle est parcourue par un courant i.

Astuce mémo

Auto-induction = bobine contre elle-même : di/dt augmente → e = -L di/dt s’oppose (courant retardé).

7. Oscillations libres du circuit RLC

Notions clés & Définitions

  • Oscillations libres amorties : Régime libre du circuit RLC où les frottements électriques (résistances) dissipent de l’énergie, ce qui fait décroître l’amplitude au cours du temps.
  • Régime pseudo-périodique : Régime libre du RLC pour une résistance suffisante mais pas trop grande, où l’évolution n’est plus parfaitement sinusoïdale tout en gardant une forme oscillatoire.
  • Régime apériodique : Régime libre du RLC obtenu quand les pertes dues à la résistance dominent, rendant la réponse sans oscillation sinusoïdale.
  • Pulsation propre : Pulsation caractéristique d’un RLC non amorti, déterminée uniquement par L et C via ω0=1LC\omega_0=\frac{1}{\sqrt{LC}}.
  • Énergie totale : Somme de l’énergie électrique du condensateur et de l’énergie magnétique de la bobine, notée E=q22C+12Li2E=\frac{q^2}{2C}+\frac{1}{2}Li^2.

Points essentiels

  • En régime libre, l’application de la loi des mailles conduit à l’équation différentielle en la charge qq : qLC+r+R0Ldqdt+d2qdt2=0\frac{q}{LC}+\frac{r+R_0}{L}\frac{dq}{dt}+\frac{d^2q}{dt^2}=0.
  • Si les pertes vérifient R=(R0+r)R=(R_0+r) faible, le circuit évolue en régime pseudo-périodique plutôt que strictement sinusoïdal.
  • Si r=0r=0 (absence d’amortissement), la charge vérifie d2qdt2+ω02q=0\frac{d^2q}{dt^2}+\omega_0^2q=0 avec ω0=1LC\omega_0=\frac{1}{\sqrt{LC}}.
  • Dans le cas non amorti, on peut écrire q(t)=Qmsin(ω0t+φq)q(t)=Q_m\sin(\omega_0 t+\varphi_q) et alors uC(t)=q(t)Cu_C(t)=\frac{q(t)}{C} avec uCu_C et qq en phase.
  • Quand la résistance est grande (régime apériodique), la puissance dissipée vérifie dEdt=Ri2<0\frac{dE}{dt}=-Ri^2<0, donc l’énergie totale décroît.

Astuce mémo

Petites pertes = oscillations (propre : ω0=1/LC\omega_0=1/\sqrt{LC}), grosses pertes = arrêt progressif (énergie : dE/dt=Ri2dE/dt=-Ri^2).

8. Oscillations mécaniques forcées

Notions clés & Définitions

  • Forçage sinusoïdal : Un forçage sinusoïdal est une excitation périodique appliquée à un oscillateur mécanique, typiquement de la forme F(t)=Fmsin(ωt+φF)F(t)=F_m\sin(\omega t+\varphi_F).
  • Oscillateur mécanique amorti : Un oscillateur mécanique amorti combine une force de rappel élastique et un frottement proportionnel à la vitesse dans son équation différentielle.
  • Résonance d’amplitude : La résonance d’amplitude est le régime où l’élongation xx atteint une valeur maximale quand la pulsation ω\omega rend le dénominateur de XmX_m minimal.
  • Résonance de vitesse : La résonance de vitesse est le régime où la vitesse vv a une amplitude maximale quand la pulsation ω\omega satisfait la condition minimisant le terme associé à vv.

Points essentiels

  • Pour un forçage F(t)=Fmsin(ωt+φF)F(t)=F_m\sin(\omega t+\varphi_F), l’élongation vérifie md2xdt2+hdxdt+kx=Fmsin(ωt+φF)m\dfrac{d^2x}{dt^2}+h\dfrac{dx}{dt}+kx=F_m\sin(\omega t+\varphi_F).
  • Avec une solution sinusoïdale x(t)=Xmsin(ωt+φx)x(t)=X_m\sin(\omega t+\varphi_x), la résonance d’amplitude existe seulement si ωr2=ω02h22m2>0\omega_r^2=\omega_0^2-\dfrac{h^2}{2m^2}>0, donc si h<2mKh<\sqrt{2mK}.
  • La résonance d’amplitude correspond à ω=ωr=ω02h22m2\omega=\omega_r=\sqrt{\omega_0^2-\dfrac{h^2}{2m^2}} et donne un XmX_m maximal via la minimisation de h2ω2+(Kmω2)2h^2\omega^2+(K-m\omega^2)^2.
  • La résonance de vitesse se produit quand VmV_m est maximal, ce qui impose la condition mωkω=0m\omega-k\omega=0 et conduit à ω=ω0\omega=\omega_0 dans le texte.
  • Si ω=ω0\omega=\omega_0, alors Fhv=0F-hv=0 (forces et frottement en phase pour la puissance), donc dEdt=0\dfrac{dE}{dt}=0 et l’évolution de l’énergie devient constante.

Astuce mémo

Amplitude max près de ωr=ω02h22m2\omega_r=\sqrt{\omega_0^2-\dfrac{h^2}{2m^2}} (si hh assez petit) et vitesse max à ω0\omega_0.

9. Ondes progressives

Notions clés & Définitions

  • Ébranlement : Un ébranlement est une perturbation mécanique de courte durée transmise par un milieu élastique.
  • Onde mécanique progressive : Une onde mécanique progressive est la propagation d’une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière, mais avec transport d’énergie.
  • Ébranlement transversal : Un ébranlement est transversal lorsque les points du milieu se déplacent perpendiculairement à la direction de propagation.
  • Ébranlement longitudinal : Un ébranlement est longitudinal lorsque les points du milieu se déplacent dans la même direction que la propagation.
  • Célérité de l’ébranlement : La célérité est la vitesse de propagation, égale au quotient de la distance parcourue par la durée correspondante.

Points essentiels

  • La propagation vérifie que le point M reproduit le mouvement de la source S avec un retard θ, via yM(t)=yS(t-θ) et θ=SM/v.
  • Pour une onde sinusoïdale, la longueur d’onde et la période temporelle vérifient λ=vT.
  • En diffraction, la largeur de la tache centrale suit L=2Dλ/a, avec θ = λ/a en radian.
  • En réflexion sur un obstacle plan, l’angle de réflexion r est égal à l’angle d’incidence i : i=r.
  • En réfraction, les longueurs d’onde vérifient λ2 sin(i1)=λ1 sin(i2).

10. Radioactivité et décroissance

Notions clés & Définitions

  • Radioactivité : La radioactivité est la transformation spontanée d’un noyau en un autre plus stable, avec émission d’un rayonnement.
  • Constante radioactive λ : La constante radioactive λ mesure la vitesse intrinsèque de désintégration, exprimée dans la relation de décroissance du nombre de noyaux.
  • Loi de décroissance : La loi de décroissance relie l’évolution du nombre de noyaux non désintégrés N(t) à la constante radioactive λ.
  • Activité (A) : L’activité A est le nombre de désintégrations produites par seconde par une source radioactive.
  • Demi-vie T : La demi-vie T est la durée nécessaire pour que la quantité de noyaux non désintégrés diminue de moitié.

Points essentiels

  • La loi de décroissance s’écrit sous forme différentielle sous la forme dN/dt=λN\mathrm{d}N/\mathrm{d}t=-\lambda N avec NN le nombre de noyaux non désintégrés à l’instant tt.
  • En résolvant, on obtient N(t)=N0eλtN(t)=N_0\,e^{-\lambda t}N0N_0 est le nombre de noyaux à t=0t=0.
  • L’activité vérifie A=dN/dt=λNA=-\mathrm{d}N/\mathrm{d}t=\lambda N, donc A(t)=A0eλtA(t)=A_0\,e^{-\lambda t} avec A0=λN0A_0=\lambda N_0.
  • À la demi-vie TT, on pose N0/2=N0eλTN_0/2=N_0e^{-\lambda T}, d’où T=ln2λT=\dfrac{\ln 2}{\lambda}.
  • Pour la radioactivité α\alpha, le noyau suit ZAXZ2A4Y+24He^{A}_{Z}X\to\,^{A-4}_{Z-2}Y+^{4}_{2}He.
  • Pour la radioactivité β\beta^-, le noyau suit ZAXZ+1AY+e01^{A}_{Z}X\to\,^{A}_{Z+1}Y+e^-_{0\, -1}, et le e01e^-_{0\,-1} provient de la transformation np+en\to p+e^-.

Astuce mémo

Décroissance = exponentielle : N(t)=N0eλtN(t)=N_0e^{-\lambda t} et à la demi-vie on perd la moitié, donc T=ln2/λT=\ln2/\lambda.

11. Réactions nucléaires provoquées

Notions clés & Définitions

  • Réaction de fission : Réaction nucléaire où un noyau lourd, sous l’effet d’un neutron, se scinde en deux noyaux plus légers et libère des neutrons.
  • Réaction de fusion : Réaction nucléaire où deux noyaux légers s’unissent pour former un noyau plus lourd, en nécessitant une température très élevée.
  • Conservation du nombre de charge : Principe qui impose l’égalité des nombres de protons avant et après la réaction nucléaire pour respecter la charge totale.
  • Conservation du nombre de masse : Principe qui impose l’égalité de la somme des masses nucléaires (A) avant et après la réaction pour conserver le “total” des nucléons.
  • Énergie libérée : Énergie produite lors d’une réaction nucléaire, reliée au changement de défaut de masse entre l’état initial et l’état final.

Points essentiels

  • Pour une fission induite par neutron, le bilan s’écrit XZ A + n0 1 → YZ1 A1 + YZ2 A2 + y n0 1, avec conservation de la charge Z1 + Z2 = Z.
  • Dans la même fission, la conservation du nombre de masse donne A1 + A2 + y = A + 1.
  • Une fusion correspond à l’union de deux noyaux légers en un noyau plus lourd, et elle nécessite une température très élevée de 10^8 K.
  • L’énergie libérée d’une réaction nucléaire se calcule par Elib = Δm·C² = E L(f) − E L(i).

Astuce mémo

Fission = “Z reste, A se balance” : Z1+Z2=Z et A1+A2+y=A+1 ; Fusion = “il faut chaud” (10^8 K).

Tableaux de synthèse

Dilution : variation du pH selon le type d’espèce

TypeFormule pH’Sens si V’>V
Acide fortpH’ = pH + log(V’/V)pH’ augmente
Acide faiblepH’ = pH + 1/2·log(V’/V)pH’ augmente
Base fortepH’ = pH − log(V’/V)pH’ diminue
Base faiblepH’ = pH − 1/2·log(V’/V)pH’ diminue

Pièges & confusions fréquents

  1. Confondre l’avancement x (en moles) avec les concentrations [ ] : les formules de vitesse utilisent dx/dt, puis seulement ensuite la vitesse volumique via 1/Vmilieu.
  2. Prendre la demi-réaction comme “moitié du temps” au lieu de “x = xmax/2”.
  3. Inverser le critère Π vs K : Π<K mène au sens direct (Π augmente), Π>K au sens inverse (Π diminue).
  4. Retrouver pKa/pKb avec un mauvais signe : pKa = −log(Ka) et pKb = −log(Kb) ; donc Ka grande ↔ pKa faible.
  5. Mélanger équivalence et demi-équivalence : à l’équivalence, les quantités sont stœchiométriques et le pH dépend du type (neutre si acide fort-base fort), tandis qu’à la demi-équivalence on obtient [espèces conjuguées] égales donc pH = pKa.
  6. Pour une pile, confondre la borne (+) quand E est négatif : E>0 donne borne (+) à droite (M2), E<0 donne borne (+) à gauche (M1).
  7. Dans les oscillations forcées, confondre ωr (amplitude) et ω0 (vitesse) : l’amplitude max est liée à ωr et la vitesse max à ω0, avec la condition de résonance liée à h.

Checklist Examen

  1. Écrire l’avancement x pour une équation aA+bB⇌cC+dD et donner sa signification en moles.
  2. Donner la vitesse moyenne Vmoy(t1,t2)=Δx/Δt et l’expression de la vitesse instantanée v(t) comme limite/dérivée dx/dt.
  3. Utiliser la vitesse volumique : v(t)= (1/Vmilieu)·dx/dt et établir les relations avec d[A]/dt, d[B]/dt, d[C]/dt, d[D]/dt.
  4. Lire graphiquement v(t1) comme la pente de la tangente à la courbe x(t) au point d’abscisse t1.
  5. Relier vitesse/demi-réaction : t1/2 vérifie x(t1/2)=xmax/2 et sert à estimer la durée de la transformation.
  6. Énoncer les bases de Brönsted et les constantes Ka et Kb, puis pKa=−log(Ka), pKb=−log(Kb), et la relation Ka·Kb=Ke (donc pKa+pKb=pKe).
  7. Utiliser la loi d’action de masse à l’équilibre : Π=K et le sens spontané selon Π<K (direct) ou Π>K (inverse).
  8. Appliquer les formules de pH en dilution selon acide fort/faible et base forte/faible : pH’ avec log(V’/V) ou 1/2·log(V’/V).
  9. Traiter l’équivalence et la demi-équivalence en dosage : pH=7 à 25°C pour acide fort-base fort, et à la demi-équivalence pH=pKa (couple acide faible/base forte).
  10. Utiliser la définition d’une solution tampon : pH≃pKa et pH presque constant lors d’une dilution ou d’additions modérées.
  11. Pour une pile, écrire le symbole, l’équation associée (sens si E>0), le critère de polarité via le signe de E, et la relation E=E°−0,03·log(Π) (avec Π=[M1^{2+}]/[M2^{2+}]).
  12. Pour RL et RLC : donner ubob=L·di/dt+ri, i(t)=Im(1−e^{−t/τ}) et τ=L/(R+r) ; puis pour RLC libre : ω0=1/sqrt(LC) et l’énergie E= q^2/(2C)+ (1/2)Li^2 avec dE/dt=−Ri^2 en apériodique.
  13. Pour ondes : écrire yM(t)=yS(t−θ) avec θ=SM/v et λ=vT, puis diffraction L=2Dλ/a et lois de réflexion i=r et de réfraction λ2 sin(i1)=λ1 sin(i2).
  14. Pour radioactivité : écrire N(t)=N0 e^{−λt}, A(t)=λN(t), et la demi-vie T=ln2/λ, avec α et β− (n→p+e−) et leurs bilans.

Teste tes connaissances

Teste tes connaissances sur Principes fondamentaux de la physique-chimie avec 22 questions à choix multiples et corrections détaillées.

1. Quelle grandeur mesure le nombre de fois qu’une réaction a progressé depuis l’état initial, exprimée en moles ?

2. Que représente le temps de demi-réaction d’une transformation chimique ?

Faire le QCM →

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les concepts clés de Principes fondamentaux de la physique-chimie avec 22 flashcards interactives.

Avancement d’une réaction

Quantité de réaction en moles.

Vitesse moyenne réaction

Δx/Δt, variation d’avancement sur temps.

Vitesse instantanée

d(x)/dt, dérivée de x par rapport au temps.

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