FICHES DE REVISION CHIMIE, Lectures de Chimie

Télécharge FICHES DE REVISION CHIMIE et plus Lectures au format PDF de Chimie sur Docsity uniquement! 1 PHYSIQUE CHIMIE TERMINALE S FICHES DE REVISION CHIMIE 2 CH08 TRANSFORMATIONS LENTES, TRANSFORMATIONS RAPIDES, FACTEURS CINETIQUES Oxydant : espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électrons. Réducteur : espèce chimique capable de céder un ou plusieurs électrons. Couple d’oxydoréduction : couple constitué par un oxydant et sa base conjugué Réaction d’oxydoréduction : réaction mettant en jeu un transfert d’électrons du réducteur d’un couple vers l’oxydant d’un deuxième couple. Dosage d’oxydoréduction : doser une espèce chimique en solution, c’est déterminer sa concentration molaire dans cette solution. Dans le cas d’un dosage d’oxydoréduction, l’espèce dosée est un oxydant ou un réducteur, l’espèce titrante est respectivement un réducteur ou un oxydant. Equivalence : l’équivalence est définie comme l’état du système chimique pour lequel les réactifs sont entièrement consommés, il y a donc changement de réactif limitant. Une transformation est dite instantanée lorsque l’évolution du système est si rapide que la réaction semble achevée dès que les réactifs entrent en contact. Facteurs cinétiques : grandeurs qui vont influer sur la durée d’une transformation chimique (température et concentration). Catalyseur : espèce chimique capable de modifier la vitesse d’une réaction sans changer l’état d’équilibre du système (il n’apparaît pas dans l’équation de la réaction). Pour une observation à l’œil nu, une transformation est dite rapide lorsqu'elle paraît terminée dès que les réactifs entrent en contact. 5 CH 08 SUIVI TEMPOREL D’UNE REACTION CHIMIQUE Facteurs cinétiques : a. La température : La vitesse de réaction augmente quand la température augmente. b. La concentration initiale des réactifs : La vitesse volumique de réaction augmente quand la concentration initiale des réactifs augmente. La catalyse - Un catalyseur est une substance qui accélère une réaction sans entrer dans le bilan de la réaction, sans modifier l’état final du système, sans subir de modification permanente (il retrouve sa forme originelle en fin de réaction). - Un catalyseur est sélectif si, à partir d’un système initial susceptible d’évoluer selon plusieurs réactions spontanées, il accélère préférentiellement l’une d’elles. 6 Temps de demi réaction : le temps de demi réaction, noté 2/1t , est atteint lorsque l’avancement de la réaction x est égal à la moitié de l’avancement maximal. 2 )(,à max 2/12/1 x txtt  Vitesse volumique de réaction : on appelle vitesse volumique de réaction )(tv à l’instant t la dérivée par rapport au temps de l’avancement de la réaction x divisée par le volume du milieu réactionnel V. Elle s’exprime en mol.L-1.s-1 La vitesse d’une réaction est maximale à l’instant initial, décroît, puis s’annule lorsque la réaction arrive à son terme. Rappelons que si on connaît la courbe x=f(t), on peut facilement commenter l’évolution de la vitesse car celle-ci est proportionnelle au coefficient directeur de la courbe x=f(t). 7 Techniques de suivi d’une transformation chimique: Non-destructive : mesure du pH, de la conductimètrie, de l’absorbance par un spectrophotomètre, du volume de gaz formé ou consommé Destructive : on réalise un dosage d’une entité chimique consommée ou produite Un autre exemple de suivi de transformation : la CCM Utilisation de la conductimétrie : )()( L S )( tkttG   ;   i iit C)(  Donc pour un couple d’ions ( M+ , X- ) on a : ] X[ . λ ]M [ . λ σ )(X)(M    ATTENTION !!! Les concentrations sont en mol.m-3 On mesure la conductance G ou la conductivité σ à différents instants au cours de l’évolution du mélange réactionnel. On recherche la relation entre G ou σ et les concentrations de réactifs ou de produits. On en déduit une relation entre l’avancement x ( t ) et G ( t ) ou σ ( t ) à partir du tableau d’avancement. Exemple : RCl + H2O = ROH + H+ + Cl- ; l’un des produit de la réaction l’acide chlorhydrique est ionique, la solution laisse passer le courant donc on peut mesurer sa conductance. Utilisation de la spectrophotométrie : Loi de Beer-Lambert :     ccA  kl ε(λ) : coefficient d’extinction molaire de l’espèce absorbante l : longueur de la cuve c : concentration de la solution en mol/L k : coefficient de proportionnalité entre A et c Condition d’application : lumière monochromatique, concentration pas trop grande, solution homogène. 10 CH09 REPRESENTATION SPATIALE DES MOLECULES Chiralité Un objet est chiral s’il n’est pas superposable à son image dans un miroir plan. Configuration Disposition spatiale des divers atomes de la molécule considérée comme rigide. Une molécule chirale et son image dans un miroir plan sont appelées énantiomères. Un mélange équimolaire de deux énantiomères, mélange racémique, La chiralité est souvent due à la présence d’un carbone asymétrique Diastéréoisomères : deux stéréoisomères de configuration qui ne sont pas images énantiomères. Configuration Z et E : de type ABC=CA’B’ Si les deux groupes prioritaires sont en position relative cis (situés du même côté de la double liaison) , alors la double liaison est de configuration Z, sinon elle est de configuration E. C6H5 C6H5 C6H5 C6H5 (Z)-1,2-diphényléthène (E)-1,2-diphényléthène Configuration dûe à 2 carbones asymètriques : COOH HOOC HO H HHO 1 2 3 4 (R) (R) COOH HOOC H OH OHH 1 2 3 4 (S) (S) COOH HOOC H OH HHO 1 2 3 4 (S) (R) énantiomères diastéréoisomères centre de symétrie composé méso Molécules de même formule brute identiques isomères isomères de constitution stéréoisomères diastéréoisomères énantiomères 11 Conformation On appelle conformations d’une molécule de configuration définie, les diverses dispositions spatiales de ses atomes qui ne se différencient que par une rotation autour de certaines de ses liaisons simples. CH3 HH H CH3H décalée gauche CH3 HH CH3 HH décalée anti HH H CH3 H éclipsée syn H3C HH CH3 H H éclipsée anti H3C Etude du butane CH3 HH H CH3H  Conformations particulières du butane Minimum d’Ep Minimum relatif  = 60, 300 (°) Minimum absolu  = 180 (°) CH3 HH H CH3H décalée gauche CH3 HH CH3 HH décalée anti Maximum d’Ep Maximum absolu  = 0 (°) Maximum relatif  = 120, 240 (°) HH H CH3 H éclipsée syn H3C HH CH3 H H éclipsée anti H3C  On explique l’allure des courbes par :  Les répulsions entre liaisons simples .  Les répulsions de type Van der Waals au niveau des atomes d’hydrogène et des groupes méthyle. Propriétés biologiques et stéréoisomérie. Les protéines Ce sont des macromolécules biologiques constituées par un enchaînement d’acides aminés, liés entre eux par des liaisons peptidiques. Elles remplissent de nombreuses dans les organismes vivants (hémoglobine, insuline, kératine, enzymes…) Les protéines ne sont actives que sous certaines conformations. 12 CH10 TRANSFORMATION EN CHIMIE ORGANIQUE Modification de chaîne, de groupes caractéristiques 1. Conservation du nombre de d’atomes de carbone : le reformage Isomérisation : transformer un hydrocarbure en un isomère plus ramifié Déshydrogénation : formation de double liaison carbonée Cyclisation : formation d’un cycle 2. Diminution du nombre d’atomes de carbone : le craquage Procédé permettant de casser une molécule en molécules à chaînes carbonées plus courtes. 3. Augmentation du nombre d’atomes de carbone :polymérisation Procédé permettant de rallonger une molécule pour former une macromolécule : de petites molécules monomères s’additionnent pour former une chaîne carbonée plus longue, le polymère. Grandes catégories de réactions en chimie organique  Réactions de substitution : remplacement d’un atome ou d’un groupe d’atomes du substrat par un réactif. Substitution nucléophile (SN) : Y + A X Y A + X Substitution électrophile (SE) : Y+X A A YX +  Réactions d’addition sur une double liaison : Addition électrophile (AE) : A B + Y X A B Y + X X A B Y Addition nucléophile (AN) : A B Y X+ A B + X X A B Y Y  Réactions d’élimination (E) : Départ d’un groupe d’atomes d’un substrat, le produit obtenu présente une insaturation. A B YX A BX + + Y  Réactifs nucléophiles Entité ayant un ou plusieurs doublets non liants. N C H O H O H NH H H  Réactifs électrophiles Chargés positivement ou non, ils réagissent avec les sites de forte densité électronique (sites nucléophiles) du substrat. AlCl3 BF3 H 15 CH16 CONTROLE DE LA QUALITE PAR DOSGAE Dosage par étalonnage Dosage par titrage Equation de dosage : aA + bB = cC + dD A l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stoechiomètriques. C’est l’état du système pour lequel il y a changement de réactif limitant. b Bn )( a n(A)  L'équivalence peut être repérée par :  un changement de couleur du milieu réactionnel ou d'un indicateur coloré que l'on a introduit dans le milieu réactionnel (variation dans le spectre d'absorption de la solution) ;  une variation brusque du pH : méthode des tangentes ou de la dérivée  d’un changement d’évolution de la conductivité vb DT 4 6 6 0 UE tes 06 2» æ à» # 2» 0 (D |ETHODE DES TANGENTES PH = g (Vi) vb DR A 6 6 6 Où Me #6 # 2 à = # #0 ETHODE DE LA DERIVEE Conductivité ES Volume de soude versé 16 17 CH17 STRATEGIE DE SYNTHESE EN CHIMIE ORGANIQUE Synthèse organique Une synthèse au laboratoire de chimie organique se déroule toujours en trois temps : 1) la réaction de synthèse 2) la séparation et la purification des produits 3) l'analyse Un réactif est chimiosélectif s’il ne réagit qu’avec un groupe d’atomes caractéristique (ou fonction organique Rendement d’une synthèse Rapport entre la quantité de P effectivement obtenue nP et la quantité maximale théorique nMAX : 0 ≤  ≤ 1, mais on le multiplie en général par 100 pour donner le résultat sous forme d’un pourcentage. Les techniques 1. Le dispositif de chauffage à reflux Eviter les pertes de matière par évaporation, les vapeurs se condensent dans le réfrigérant 2. Les extractions Isoler du mélange réactionnel le produit brut Extraction liquide_liquide : on utilise une ampoule à décanter, extraire une espèce dissoute dans un mélange à l’aide d’un solvant extracteur. La cristallisation : extraire une espèce solide dissoute dans un mélange. Par modification du pH oiu de la température, on diminue la solubilité de l’espèce qui précipite. Sa récupération se fait à l’aide du filtre Büchner. 3. La purification Eliminer les impuretés contenues dans le produit brut afin d’obtenir le produit de synthèse à l’état pur. Distillation : extraire le produit d’un mélange homogène Recristallisation : purifier le produit solide en le dissolvant dans un solvant, en refroidissant, le produit pur cristallise, les impuretés restent sous forme liquide dans le solvant. 4. Les méthodes d’analyse Identifier l’espèce synthétisée et déterminer son degré de pureté.  Température de fusion au banc Köfler  Identification par chromatographie sur couche mince CCM  Analyse spectroscopique UV , IR , RMN