Objectifs d'apprentissage
Connaitre les concepts suivants:
- Les propriétés physiques des gaz
- Le comportement des gaz
- Les propriétés chimiques des gaz
- Les réactions endothermique et exothermique
- La chaleur molaire d'une réaction
THÉORIE
Définitions
- Pression: la pression est le résultat des collisions entre les particules d'un fluide contenu dans un récipient et les parois de celui-ci.
- Plus il y a de collision et plus il y a de la pression (et inversement).
- La pression est la force par unité de surface qu'exerce un fluide ou un solide sur celle-ci.
Exemple:
Les facteurs qui influencent la pression
- Plus la force augmente et plus la pression augmente (et inversement).
- Plus l'aire augmente et plus la pression diminue (et inversement).
- La pression normale est de 101,3 kPa et elle correspond à la pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer (101,3 kPa = 1 atm).
- La température: Elle est mesurée à l'aide d'un thermomètre et elles est exprimée soit en degré Celsius ou en Kelvins.
- La température normale est de 0 degrés C ou 273 K.
- La température ambiante est de 25 degrés C ou 298 K et elle est définie avec une pression normale.
Nombre d'Avogadro:
Exemple:
Transformations
- Grammes en moles: En utilisant la masse molaire (la masse pou 1 mole), nous divisons lamasse par la masse molaire et nous obtenons le nombre de moles.
Exemple:
Les différentes énergies: (unité de mesure de l'énergie est le Joule)
- Énergie cinétique (mouvement d'un corps ou d'un objet - vitesse)
- Énergie électrique (prise de courant - déplacement des électrons)
- Énergie rayonnante (soleil, lumière)
- Énergie chimique (pile - réactions chimiques - combustion)
- Énergie potentielle élastique (ressort)
- Énergie nucléaire (centrale nucléaire)
- Énergie potentielle gravitationnelle (hauteur - barrage hydroélectrique - parachute)
- Énergie mécanique (mouvement des pièces mécaniques - moteur - rotation)
- Énergie thermique (mouvement de particules - chaleur)
La chaleur: C'est de l'énergie thermique transférée à un corps avec une température différente.
Son symbole est Q et son unité de mesure est le joule.
Conversion d'énergie - transformation de l'énergie
C'est la passage d'une forme d'énergie à une autre c'est-à-dire la capacité d'Un composant de transformer l'énergie en un autre forme.
Décomposition et synthèse:
Oxydation: Une réaction chimique dans laquelle il y a échange d'électrons.
Exemple: rouille, combustion
Précipitation: Une réaction dans laquelle 2 solutions aqueuses donnent un précipité (un composé solide).
Exemple:
Réactions de combustion: Pour avoir une réaction de combustion, il faut un combustible et un carburant (oxygène) pour produire de la chaleur.
Voici un métier ou des notions en sciences sont importantes: Mécanique de protection des incendies
Source : Commission scolaire Laval
Combustions vives: Elles sont caractérisées par un dégagement de chaleur intense et une production de lumière.
Exemple:
Combustions lentes: Elles se produisent sur une longue période.
Exemple: rouille, vert de gris, fermentation, respiration cellulaire,...
Réaction de neutralisation acido-basique:
Exemple: Ajout de chaux dans un lac, comprimé antiacide pour le système digestif,...
Nouveaux concepts
- Un fluide: une substance dont les molécules peuvent tourner librement les unes sur les autres (liquides) ou se déplacer librement les unes des autres (gaz), et ils prennent la forme du contenant.
- Un fluide compressible: un fluide dont le volume peut diminuer.
- Un fluide expansible: un fluide dont le volume peut augmenter.
- Un gaz est un fluide compressible et expansible, qui ne possède ni forme, ni volume définis. Il correspond à l'une des trois principales phases de la matière.
Les caractéristiques et les mouvements des 3 phases de la matière
La réactivité chimique d'une substance est sa tendance à réagir avec d'autres substances afin de produire de nouveaux composés. La réactivité chimique des éléments dépend de leur configuration électronique. Les gaz halogènes sont très réactifs alors que les gaz nobles ne le sont pas du tou.
- Gaz: un gaz est un fluide compressible et expansible. La forme et le volume sont non définis (oxygène, azote, hélium, gaz carbonique,...)
- Liquides: Un liquide est un fluide. La forme est non définie et le volume est fixe (eau, sirop, liqueur, lait,...)
- Solides: Un solide a une forme et un volume définis (métal, bois, verre,...)
La réactivité chimique d'une substance est sa tendance à réagir avec d'autres substances afin de produire de nouveaux composés. La réactivité chimique des éléments dépend de leur configuration électronique. Les gaz halogènes sont très réactifs alors que les gaz nobles ne le sont pas du tou.
- Ne pour les enseignes lumineuses
- Xe pour les lampes éclair de photocopie
- Ar pour les ampoules électriques incandescences et l'intérieur des fen^tres.
- He pour les ballons gonflables
- Kr pour les sous-produits de plusieurs réactions nucléaires
- Rn en radiothérapie.
Propriétés des gaz
La théorie cinétique des gaz explique le comportement macroscopique d'un gaz à partir des caractéristiques des mouvements des particules qui le composent.
La théorie cinétique des gaz explique le comportement macroscopique d'un gaz à partir des caractéristiques des mouvements des particules qui le composent.
- Un gaz est un fluide compressible et expansible
- Sa forme et son volume sont non définis.
- Un gaz est constitué de particules très petites.
- La distance entre les particules est très grande.
- Les particules sont toujours en mouvement et aucune énergie n'est perdue.
- Les particules n'exercent aucune force entre elles, elles sont indépendantes.
- L'énergie cinétique moyenne varie selon la température du gaz.
- Le mouvement de translation est le plus important chez les gaz.
Un gaz parfait est un gaz qui se comporte selon le modèle de la théorie cinétique des gaz. Il est constitué de particules, très petites en mouvement continuel, séparées par de grandes distances et qui n'exercent aucune attraction les unes sur les autres.
Hypothèse d'Avogadro:
- Le volume est exprimé en litre ou en millilitre.
- La quantité de matière (le nombre de mole) est exprimée en mole.
Exemple:
- Le facteur qui influence le volume est le nombre de mole.
- Plus le nombre de mole augmente et plus le volume augment (et inversement).
Loi de Charles:
- Le volume est exprimé en litre ou en millilitre.
- La température est exprimée en Kelvin.
Exemple:
- Le facteur qui influence le volume est la température.
- Plus la température augment et plus le volume augmente (et inversement).
- Volume molaire gazeux: Le volume pour une mole de gaz et elle dépend de la température et de la pression.
- Volume molaire d'un gaz parfait TPN (température et pression normale: 22,4 L
- Volume molaire d'un gaz TAPN (température ambiante et pression normale): 24,5 L
Loi de Boyle-Mariotte:
Exemple:
- Le facteur qui influence le volume est la pression.
- Plus la pression augmente et plus le volume diminue (et inversement).
Pression et quantité de matière:
Exemple:
Loi de Gay-Lussac
Exemple:
- Le facteur qui influence la pression est la température.
- Plus la température augment et plus la pression augmente (et inversement).
Loi de Dalton
Pression partielle:
Exemple:
Loi générale des gaz
Exemple:
Loi des gaz parfait
Exemple:
Capacité thermique massique:
Les facteurs qui influencent la chaleur (énergie thermique):
- Plus la masse augment est plus la chaleur augmente (et inversement).
- Plus la variation de température est grande et plus la chaleur augmente (et inversement).
- Plus la capacité thermique massique augmente et plus la chaleur augmente (et inversement).
Conversions d'énergies: l'énergie qui change de forme.
Exemple: Énergie d'une pile (chimique) dans un lampe de poche est transformée enénergie lumineuse (lumière) et énergie thermique (chaleur).
Loi de la conservation de l'énergie: Une loi qui selon un principe physique dit que l'énergie totale est transformée ou transférée. Rien ne se perd, rien ne se créé, tou se transforme.
Les différents systèmes :
- Système ouvert
- Système fermé
- Système isolé
Aspect énergétique des transformations
- Diagramme énergétique: Un diagramme d'énergie représente des différents états, les différents niveaux d'énergie présents en fonction de la transformation.
- Énergie d'activation: L'énergie d'activation de la réaction est la quantité d'énergie minimale pour que la réaction se produise.
- Variation d'enthalpie: La variation d'enthalpie est la mesure de quantité d'énergie échangée par le système sous forme de chaleur à pression constante.
Réactions exothermiques: La réaction dégage de la chaleur. Le chiffre de la variation de l'enthalpie est situé à droite de la flèche de l'équation (ou avec les produits).
Chaleur molaire de réaction: La quantité de chaleur absorbées ou dégagée dans une réaction chimique pour une mole. Si la chaleur est négative alors la réaction est exothermique et si elle est positive alors elle est endothermique.
Loi de Hess
La loi est basée sur l'enthalpie. La variation d'enthalpie d'une réaction chimique est égale à la somme des variations d'enthalpies des produits (état final) et des réactifs (état initial).
Exemple:
