Chimie tout-en-un MPSI-PTSI - 2e éd. - Conforme au nouveau programme

675 Pages·2013·9.33 MB·French

by  Bruno Fosset

MPSI PTSI
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TOUT-EN UN F
Bruno OSSET
B
Jean-Bernard AUDIN
L
Frédéric AHITÈTE
Chimie
tout-en-un
Conception et création de couverture : Atelier 3+
© Dunod, Paris, 2013
ISBN 978-2-10-070181-0
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Table des matières
1 Transformationdelamatière 1
1 Lesétatsdelamatière. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Étatsd’agrégationdelamatière,notiondephase . . . . . . . . . . . 1
1.2 Distinctionmicroscopiqueentreétatsd’agrégation . . . . . . . . . . 2
1.3 Propriétésdesgaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4 L’étatliquide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5 Étatssolides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2 Lestransformationsdelamatière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1 Transformationphysique.Diagrammed’état(p,T) . . . . . . . . . . 13
2.2 Transformationsnucléaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3 Transformationschimiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.4 Descriptiond’unsystèmephysico-chimique . . . . . . . . . . . . . . 29
3 Étudedelatransformationchimique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.1 Équilibrechimique,constanted’équilibre . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2 Évolutiond’unsystèmeversl’équilibrechimique . . . . . . . . . . . 37
3.3 Calculdesactivitésàl’équilibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.4 Casdeséquilibresphysiques,coefficientdepartage . . . . . . . . . . 44
3.5 Casdessystèmeshétérogènes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2 Classificationpériodiquedeséléments 71
1 Structuredel’atome. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
1.1 Protons,neutronsetélectrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
1.2 Existenced’isotopes,masseatomique . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
1.3 Tailled’unatomeoud’union . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
1.4 L’avènementdelachimiequantique:contextehistorique . . . . . . . 77
2 Quantificationdel’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
2.1 Structureondulatoire/corpusculairedelalumière . . . . . . . . . . . 78
2.2 Énergieélectronique,transitionentreétats . . . . . . . . . . . . . . . 79
2.3 Étatsd’énergiedel’atomed’hydrogèneetdesionshydrogénoïdes . . 83
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TABLEDESMATIÈRES
3 Nombresquantiques,notiond’orbitaleatomique. . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.1 Nombresquantiquesn,(cid:96),m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.2 Notiond’orbitaleatomique;dégénérescence . . . . . . . . . . . . . 89
4 Atomepolyélectronique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.1 Lespindel’électron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.2 Configurationélectroniquedesatomesetdesions . . . . . . . . . . . 92
5 Classificationpériodiquedeséléments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.1 Genèsedutableaupériodique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.2 Aspectgénéraldelaclassificationpériodique . . . . . . . . . . . . . 102
5.3 Métauxetnon-métaux,métalloïdes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.4 Configurationélectroniqueetclassificationpériodique . . . . . . . . 105
6 Évolutiondequelquespropriétésatomiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6.1 Énergied’ionisationetaffinitéélectronique . . . . . . . . . . . . . . 111
7 Étudedequelquesfamillesdelaclassification . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
7.1 Lesélémentsdublocs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
7.2 Lesélémentsdubloc p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
7.3 Lesélémentsdublocd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
8 Miseenœuvreexpérimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
8.1 Combustiondequelquescorpssimplesdansledioxygène . . . . . . 119
8.2 Propriétésréductricesdesalcalinsetdesalcalino-terreux . . . . . . . 121
8.3 Propriétéschimiquesdesdihalogènesetdeshalogénures . . . . . . . 121
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Activitédocumentaire:lesradionucléides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
3 ModèledeLEWISdesmoléculesetdesions 147
1 Associationd’atomes:moléculesetions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
1.1 Stabilitédesstructurespolyatomiques;énergiedeliaison . . . . . . . 147
1.2 Géométriedesmoléculesetdesions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
2 ModèledeLEWISdesmoléculesetdesions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
2.1 Introduction:lesmodèlesdelaliaisonchimique . . . . . . . . . . . 149
2.2 Électronsdevalencedesatomesdesblocssetp. . . . . . . . . . . . 150
2.3 Octetdescomposésmonoatomiquesstables . . . . . . . . . . . . . . 150
2.4 Partagedesélectronsdevalence;symbolismedeLEWIS . . . . . . . 151
2.5 Règledel’octet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
2.6 LessymbolesdeLEWIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
2.7 Nombretotald’électronsetdepairesdevalence . . . . . . . . . . . 152
2.8 ReprésentationdeLEWISdesmoléculessimples . . . . . . . . . . . 153
2.9 Liaisonsmultiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
2.10 Composésdéficientsenélectrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
2.11 Chargesformelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
2.12 Composésprésentantdesélectronscélibataires . . . . . . . . . . . . 159
2.13 Dépassementdelarègledel’octet;hypervalence . . . . . . . . . . . 160
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TABLEDESMATIÈRES
2.14 Moléculespossédantdesatomesdublocd . . . . . . . . . . . . . . 163
2.15 ReprésentationsdeLEWISetréactivitéchimique . . . . . . . . . . . 164
3 Mésomérie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
3.1 PlusieursreprésentationsdeLEWISpossibles . . . . . . . . . . . . . 164
3.2 Délocalisationdesélectrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
3.3 Formesmésomèresetstructureélectronique . . . . . . . . . . . . . . 165
3.4 Symboledemouvementélectronique . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
3.5 Systèmeconjuguéetlongueurdeliaison . . . . . . . . . . . . . . . . 168
4 Polaritédesmolécules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
4.1 Notiondemomentdipolaireélectrostatique . . . . . . . . . . . . . . 169
4.2 Momentdipolaired’unedistributiondecharge . . . . . . . . . . . . 170
4.3 Momentdipolairedesmoléculesdiatomiques . . . . . . . . . . . . . 170
4.4 Moléculespolyatomiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
4.5 Influencedelagéométriesurlemomentdipolaire . . . . . . . . . . . 171
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
4 Cinétiquechimique 189
1 Conceptsfondamentauxdelacinétiquechimique . . . . . . . . . . . . . . . 189
1.1 Systèmeconsidéré . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
1.2 Vitessedeformationd’unproduit,dedisparitiond’unréactif . . . . . 190
1.3 Vitessederéaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
1.4 Équationempiriquedevitesse,notiond’ordre . . . . . . . . . . . . . 192
1.5 Typesderéactionschimiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
2 Méthodesexpérimentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
2.1 Méthodesphysiquesetchimiquesencinétique . . . . . . . . . . . . 195
2.2 Exemplesdeméthodesphysiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
3 Analysedesrésultatsexpérimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
3.1 Méthodedifférentielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
3.2 Méthodedesvitessesinitiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
3.3 Méthoded’intégration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
3.4 Tempsdedemi-réaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
3.5 Analysedesdonnées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
4 Influencedelatempératuresurlavitesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
4.1 Résultatsexpérimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
4.2 Équationd’ARRHÉNIUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
4.3 Autresfacteursinfluençantlavitessedesréactions . . . . . . . . . . 216
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Activitédocumentaire:notionsdemécanismeréactionnel . . . . . . . . . . 219
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
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TABLEDESMATIÈRES
5 Forcesintermoléculaires 247
1 Existencedeforcesintermoléculaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
1.1 Nécessairemodélisationdessystèmesétudiés . . . . . . . . . . . . . 247
1.2 Interactionsengageantunion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
1.3 Interactionsentreunionetundipolemobile. . . . . . . . . . . . . . 249
1.4 Interactionsentremoléculespolaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
1.5 Interactionsentremoléculespolairesetnonpolaires . . . . . . . . . 250
1.6 Interactiondedispersion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
1.7 Interactiond’attractiontotale,interactionderépulsion . . . . . . . . 252
1.8 Existencedelaliaisonhydrogène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
1.9 Effetsdesdifférentesinteractionsintermoléculaires . . . . . . . . . . 255
2 Caractéristiquesdessolvants;dissolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
2.1 Caractéristiquesd’unsolvant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
2.2 Dissolutiond’uncomposé,solvatation . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
2.3 Solubilitéd’unconstituant,miscibilitéentredeuxsolvants . . . . . . 267
2.4 Propriétésdeconductionélectriquedansunsolvant . . . . . . . . . . 268
2.5 Choixd’unsolvant,chimieverte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
3 Utilisationsdessolvants(extraction,purification) . . . . . . . . . . . . . . . 273
3.1 Extractionliquide-liquide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
3.2 Recristallisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
3.3 Chromatographiesurcouchemince(CCM) . . . . . . . . . . . . . . 277
3.4 Catalysepartransfertdephase(CTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
Activitédocumentaire:effluentsindustriels . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
6 Lesolidecristallin 303
1 Lacristallographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
1.1 Aperçuhistorique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
1.2 L’étudeexpérimentaledescristaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
2 Lecristalparfait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
2.1 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
3 Originedelacohésiondessolides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
3.1 Unitéetdiversitédessolides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
3.2 Cristauxmétalliques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
3.3 Cristauxioniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
3.4 Cristauxcovalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
3.5 Cristauxmoléculaires. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
3.6 Validitédesmodèlesstructuraux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
4 Cristauxmétalliques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
4.1 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
4.2 Principedeconstructiondesassemblagescompacts . . . . . . . . . . 323
4.3 Structurecubiquefacescentrées(c.f.c.) . . . . . . . . . . . . . . . . 325
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TABLEDESMATIÈRES
4.4 Structurehexagonalecompacte(h.c.) . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
4.5 Assemblagenoncompact:structurecubiquecentrée(c.c.) . . . . . . 336
4.6 Structurescristallinesdesprincipauxmétaux . . . . . . . . . . . . . 338
5 Cristauxcovalents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
5.1 Lediamant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
5.2 Legraphite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
6 Cristauxioniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
7 Cristauxmoléculaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
Activitédocumentaire:lesalliages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
7 Équilibresacido-basiques-Titrages 379
1 Équilibresacido-basiques,généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
1.1 Définitionspréliminaires,constantesd’équilibre . . . . . . . . . . . 379
1.2 Forced’unacideoud’unebase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384
1.3 Diagrammesdeprédominance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386
1.4 ÉchangedeprotonH+:prévisiondusensd’échange . . . . . . . . . 387
2 Méthodedelaréactionprépondérante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
2.1 Définitions:réactionprépondérante,solutionéquivalente . . . . . . . 389
2.2 Miseenœuvresimplifiéedelaméthode . . . . . . . . . . . . . . . . 390
2.3 Unpremierexemplesimple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
3 Étatfinald’équilibre:acidesetbases. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
3.1 Monoacidesetmonobasesfortsdansl’eau. . . . . . . . . . . . . . . 393
3.2 Acidesfaibles,basesfaibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
4 Étatfinald’équilibre:ampholytes,mélanges. . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
4.1 Ampholyte(espèceamphotère) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
4.2 Mélangeacidefaible/baseconjuguée . . . . . . . . . . . . . . . . . 398
4.3 Mélangeacidefaible/basenonconjuguée . . . . . . . . . . . . . . . 399
4.4 Mélangequelconque:exemple. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
5 Titragesacido-basiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
5.1 Généralitéssurlestitrages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
5.2 SuivipH-métriqueouconductimétriqued’untitrage . . . . . . . . . 404
5.3 Titrageacidefort/baseforte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
5.4 Titraged’unacidefaibleparunebaseforte . . . . . . . . . . . . . . 412
5.5 Titragedepolyacides(polybases)oudemélangesd’acides(debases) 418
6 Déterminationd’uneconstanted’acidité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423
6.1 Résultatconductimétrique,titrages. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423
6.2 Méthodespectrophotométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424
7 SuivipHmétriqueetconductimétriqued’untitrage . . . . . . . . . . . . . . 425
7.1 Expérienceréalisée,données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
7.2 Résultatsexpérimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426
7.3 Interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428
v
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TABLEDESMATIÈRES
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430
Activitédocumentaire:pouvoirtamponetpHsanguin . . . . . . . . . . . . 431
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446
8 Équilibresdesolubilité 459
1 Équilibrehétérogèneensolutionaqueuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
1.1 Conditionsd’existenced’unsolide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
1.2 Diagrammesd’existence/absencedesolide . . . . . . . . . . . . . . 462
1.3 Solubilité,calculdesolubilitédansl’eaupure . . . . . . . . . . . . . 463
2 Effetd’ioncommun.Influencesurlasolubilité . . . . . . . . . . . . . . . . 464
2.1 Exemple,miseenévidence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
2.2 Généralisation,loidemodération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
3 Interventiondesréactionsdecomplexation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
3.1 Existencedecomplexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465
3.2 Miseenévidenceexpérimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
3.3 Généralisation,écrituredelaréactionprépondérante . . . . . . . . . 467
3.4 Application:solubilitéenmilieucomplexant . . . . . . . . . . . . . 467
3.5 Exploitationd’uneréactionprépondérantederedissolution . . . . . . 468
4 InfluencedupHsurlasolubilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
4.1 Loidemodération-Réactionprépondérantegénéralisée . . . . . . . 469
4.2 Exemples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
4.3 Casdeshydroxydes-Hydroxydesamphotères . . . . . . . . . . . . 474
5 Titragesparprécipitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478
5.1 Principedutitrage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478
5.2 ExpressionpAg= f(v). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479
5.3 Déterminationdupointéquivalent,suividutitrage . . . . . . . . . . 480
5.4 MéthodedeVOHLARD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
5.5 Titragedemélanges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
5.6 TitragedumélangeH O+/Mg2+ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485
3
6 Miseenœuvreexpérimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486
6.1 Protocoleetrésultatsexpérimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486
6.2 Interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504
9 Oxydoréduction 517
1 Généralitéssurl’oxydoréduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
1.1 Transfertélectronique,vocabulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
1.2 Équilibraged’uneréactiond’oxydoréduction . . . . . . . . . . . . . 520
1.3 Nombresd’oxydation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522
1.4 Vocabulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528
2 Étudedespiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529
vi
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(cid:105) (cid:105)
TABLEDESMATIÈRES
2.1 Définitions,structured’unepile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529
2.2 ÉtudedelapileDANIELL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530
2.3 Potentield’électrode,potentield’oxydoréduction . . . . . . . . . . . 532
2.4 ApplicationàlapileDANIELL,capacitéd’unepile . . . . . . . . . . 536
3 Typesd’électrodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
3.1 Électrodesdepremièreespèce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
3.2 Électrodesdedeuxièmeespèce. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
3.3 Électrodesdetroisièmeespèce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
4 Prévisiondusensderéaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543
4.1 Diagrammesdeprédominanceoud’existence . . . . . . . . . . . . . 543
4.2 Prévisiondusensd’échanged’électrons,calculsdeK◦ . . . . . . . . 545
T
4.3 Stabilitéd’unnombred’oxydation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550
4.4 Déterminationd’unpotentielstandardinconnu . . . . . . . . . . . . 550
5 Titragesparréactiond’oxydoréduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555
5.1 Titraged’unesolutiond’ionsFe2+pardesionsCe4+ . . . . . . . . . 555
5.2 TitragedesionsFe2+parlesionsMnO– . . . . . . . . . . . . . . . . 560
4
6 Miseenœuvreexpérimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
6.1 Buts,expériencesréalisées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
6.2 Exploitationsdesexpériencesréalisées . . . . . . . . . . . . . . . . 565
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570
Activitédocumentaire:lespilesàcombustible . . . . . . . . . . . . . . . . 571
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585
10 Diagrammespotentiel-pH 605
1 TracédudiagrammeE-pHdel’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
1.1 Conventiondetracé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606
1.2 DiagrammeE−pHdel’eau,tracédudiagramme . . . . . . . . . . . 607
2 DiagrammeE-pHdufer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
2.1 Conventions,diagrammedesituation . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
2.2 Frontièresentreespècesdenombred’oxydationdifférent . . . . . . . 613
2.3 Utilisationdudiagramme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 616
3 DiagrammeE-pHduzinc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
3.1 Conventions,diagrammedesituation . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
3.2 Équationsdesfrontières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620
3.3 Utilisationdudiagramme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621
4 DiagrammeE-pHducuivre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622
4.1 Conventions,diagrammedesituation . . . . . . . . . . . . . . . . . 622
4.2 Équationsdesfrontières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624
5 Utilisation:analysed’unprotocoleexpérimental . . . . . . . . . . . . . . . 628
5.1 Protocoleexpérimentaletrésultatobtenu . . . . . . . . . . . . . . . 628
5.2 Interprétation,lecturedediagrammesE−pH . . . . . . . . . . . . . 628
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631
Exercicesetproblèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632
vii
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TABLEDESMATIÈRES
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644
Index 659
viii
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