Fiche de révision : Quantité de matière et lumière

📋 Plan du Cours

1. Quantité de matière et masse molaire
2. Concentrations des solutions
3. Dilution et solutions étalons
4. Décomposition de la lumière blanche
5. Diffusion absorption et transmission
6. Superposition des lumières colorées
7. Absorption par les filtres colorés

📖 1. Quantité de matière et masse molaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : Paquet contenant 6,02 × 10²³ entités chimiques identiques, et le mol est l’unité de quantité de matière.
• Masse molaire atomique : Masse d’une mole d’atomes ; elle se note M, s’exprime en g·mol⁻¹ et sa valeur se trouve dans le tableau périodique.
• Masse molaire moléculaire : Somme des masses molaires atomiques des atomes qui constituent la molécule.

★ À maîtriser

📐 Formule - La quantité de matière et le nombre d’entités sont liés par $n = \frac{N}{N_A}$, où $N_A = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}$ est la constante d’Avogadro.

📐 Formule - Pour un corps pur solide ou liquide, $n = \frac{m}{M}$, où m est la masse de l’échantillon et M sa masse molaire.

Compléments

📐 Formule - La masse volumique vérifie $\rho = \frac{m}{V}$, où m est la masse du corps et V son volume.

📐 Formule - Pour un gaz, la quantité de matière se calcule par $n = \frac{V}{V_m}$, où V est le volume du gaz et Vₘ son volume molaire.

• La masse molaire moléculaire de l’eau H₂O est 18 g·mol⁻¹, celle du glucose C₆H₁₂O₆ est 180 g·mol⁻¹ et celle de NaOH est 40 g·mol⁻¹.

📖 2. Concentrations des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration en masse : Masse de soluté dissous dans un volume total de solution.
• Concentration molaire : Quantité de matière de soluté dissous par litre de solution.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration en masse est donnée par $C_m = \frac{m}{V}$, où m est la masse de soluté en grammes et V le volume de solution en litres.

📐 Formule - La concentration molaire est donnée par $C = \frac{n}{V}$, où n est la quantité de matière en moles et V le volume de solution en litres.

Compléments

📐 Formule - Pour un soluté en solution aqueuse, $n = C \times V$ et $m = C_m \times V$.

📐 Formule - La concentration en masse et la concentration molaire sont liées par $C_m = C \times M$.

📖 3. Dilution et solutions étalons

🔑 Notions clés & Définitions

• Dilution : Ajouter du solvant pour préparer une solution moins concentrée.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le facteur de dilution est $F = \frac{V_{\text{fille}}}{V_{\text{mère}}} = \frac{C_{\text{mère}}}{C_{\text{fille}}} > 1$.

📐 Formule - Lors d’une dilution, la relation entre concentrations et volumes est $C_{\text{mère}} \times V_{\text{mère}} = C_{\text{fille}} \times V_{\text{fille}}$.

Compléments

• Pour préparer les solutions filles de l’échelle de teinte, la solution mère de permanganate de potassium a une concentration de 1,5 × 10⁻⁴ mol·L⁻¹.

• 🔄 La préparation d’une solution fille se déroule ainsi :

  1. Verser un peu de solution mère dans un bécher propre et sec.
  2. Prélever 5,0 mL de solution mère avec une pipette jaugée.
  3. Transférer le prélèvement dans une fiole jaugée de 10 mL.
  4. Compléter jusqu’à environ 1 cm du trait de jauge.
  5. Compléter jusqu’au trait de jauge.
  6. Boucher et agiter.

💡 Astuce mémo

Prélever la solution mère, compléter au trait, boucher et agiter.

📖 4. Décomposition de la lumière blanche

★ À maîtriser

• La lumière blanche est constituée d’une multitude de lumières colorées ; son spectre est polychromatique et chaque radiation est caractérisée par sa longueur d’onde λ, exprimée en nanomètres.

• Lorsqu’un prisme décompose la lumière blanche, l’écran montre un dégradé de couleurs allant du violet au rouge, comme les couleurs de l’arc-en-ciel.

Compléments

• La lumière blanche peut être représentée de façon approximative comme la superposition de trois lumières colorées dites primaires.

📖 5. Diffusion absorption et transmission

🔑 Notions clés & Définitions

• Transmission : Phénomène par lequel un corps éclairé laisse passer certaines radiations lumineuses.
• Diffusion : Phénomène par lequel un corps éclairé renvoie certaines radiations lumineuses dans toutes les directions.
• Absorption : Phénomène par lequel un corps éclairé ne renvoie pas certaines radiations lumineuses.

📝 Points essentiels

• La transmission, la diffusion et l’absorption peuvent avoir lieu simultanément.

📖 6. Superposition des lumières colorées

🔑 Notions clés & Définitions

• Synthèse additive : Superposition de lumières colorées, dont le cerveau perçoit une nouvelle couleur.

📝 Points essentiels

• Les couleurs primaires et leurs couleurs complémentaires correspondantes sont :
  • bleu et jaune
  • vert et magenta
  • rouge et cyan

📖 7. Absorption par les filtres colorés

🔑 Notions clés & Définitions

• Synthèse soustractive : Absorption de certaines longueurs d’onde par des filtres, les autres étant transmises.

★ À maîtriser

• Un filtre cyan absorbe le rouge et transmet le bleu et le vert ; un filtre magenta absorbe le vert et transmet le rouge et le bleu ; un filtre jaune absorbe le bleu et transmet le rouge et le vert.

📌 Un filtre ou une solution absorbe la couleur complémentaire de sa propre couleur.

📌 La synthèse soustractive d’une couleur primaire et de sa couleur complémentaire donne du noir.

Compléments

• La synthèse soustractive est réalisée en superposant des filtres colorés secondaires entre la lumière blanche incidente et l’observateur.

📊 Tableaux de synthèse

Couleurs primaires et complémentaires

Filtres secondaires