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Cours de chimie de deuxième bac Option : • science mathématiques • science phys

Cours de chimie de deuxième bac Option : • science mathématiques • science physique • science et vie de la terre Lycée : IBN TOUMERT CASA ANFA CASABLANCA-SETTAT Professeur : TAFOUKT AHMED 2 ➢Chimie lourde ( fabrication en grande quantité de produits chimiques de base H2SO4 , Cl2 , soude, éthanol , …) Les questions qui se posent au chimiste 1-Domaines : ➢Chimie fine ( fabrication de molécules de médicaments, colorants, arômes, …) ➢Parachimie ( modification des produits de la chimie fine : savons, détergents, peintures, vernis, laques , …) ➢Pharmacie ( élaboration de formules de médicaments finis à partir de principes actifs ) 2-quelques activites du chimiste. ➢création et reproduction d'espèces chimiques ➢synthèse industrielle ➢séparation (filtration, extraction par solvant, distillation, chromatographie,…) ➢purification des produits fabriqués ➢identification à l'aide de constantes physiques caractéristiques ➢analyse (dosage de l'air, de l'eau, des aliments, des produits fabriqués, dépistage des maladies) ➢formulation (préparer un produit vendable, consommable ➢ à partir de principes actifs) 3-Impact de la chimie sur notre vie quotidienne La chimie est indispensable à la survie de l'espèce humaine. Pour manger, se vêtir, se loger, se déplacer, se soigner, la chimie lourde et la chimie fine innovent constamment. ➢Les engrais. ➢Les textiles artificiels. ➢Les aciers, plâtres, ciments et matières. ➢Les médicaments. 4-Impact de la chimie sur l'environnement recyclage des matériaux lutter contre l'effet de serre, contre la pollution de l'eau et de l'air. l'industrie pétrolière proposent de nouveaux carburants (essence sans plomb, gazole avec faible teneur en soufre, etc.). 5-Questions abordées en classe de 2éme Bac . En classe de TC et de première 1ére Bac, toutes les transformations envisagées, atteignant toujours l'avancement maximal. recyclage 3 • En classe 2éme Bac , le programme prévoit de répondre aux quatre questions suivantes : • La transformation d’un système chimique est-elle toujours rapide ? • La transformation d’un système chimique est-elle toujours totale ? Le sens spontané d’évolution d’un système est-il prévisible ? Et son corollaire, le sens d’évolution d’un système chimique peut-il être inversé ? • Comment le chimiste contrôle-t-il les transformations de la matière ? 4 réagissent alors selon les demi-équations: Transformations lentes et rapides 1-Qu’est ce qu’une réaction d’oxydoréduction ? 1-1-Un exemple de réaction d’oxydoréduction Les ions argents Ag+ réagissent sur le métal cuivre Cu pour donner des arborescences d’argent métallique Ag et des ions cuivre (II) Cu2+. Les couples : Cu2+(aq)/Cu(s) et Ag+ /Ag (aq) (s) Fil de cuivre Cu Solution de + - 3 (Ag + NO ) coloration bleu Cu2+ Argent Ag 2+ (aq) (s) - C C u u +2e ⇌ + aq) (s) ( Ag Ag + e- ⇌ 2+ (aq) (s + aq) ) ( (s) 2Ag + Cu ⇌ 2 Ag + Cu la réduction : l’oxydation : L’équation de la réaction : 1-2-Définitions. Un réducteur est une espèce chimique susceptible de céder un ou plusieurs électrons noté Ox . Un oxydant est une espèce chimique susceptible de capter un ou plusieurs électrons noté Red . Un couple d’oxydoréduction Ox/Red est constitué par un oxydant et un réducteur conjugués, c’est à dire reliés par une écriture formelle appelée demi-équation d’oxydoréduction : Ox+ne− ⇌ Red Une réaction d’oxydoréduction met en jeu un transfert d’électrons du réducteur Red1 , d’un couple oxydant/réducteur vers l’oxydant Ox2 d’un autre couple oxydant/réducteur . a.Red1 +b.Ox2 ⇌ c.Ox1 +d.Red2 1-3-Établissement d’une demi-équation d’oxydoréduction Établir les demi-équations d’oxydoréduction des couples ) suivants , dans un milieu acide : ( 3 2+ (a + q) (aq) /Fe Fe ( ) 4(aq 2+ ) (aq) MnO - /Mn 2+ + 2+ (aq) (aq) 2 (l) 3+ (aq) (aq) + 8H + 4H O Mn + 5Fe MnO- 4(aq) + 5Fe 2+ ) 3 ) (a q) (aq Fe + + e - ( ) MnO- 4(aq) + 8H( + aq) + 5e - Mn( 2+ aq) + 4H 2O 5×(Fe 1× 2-Comment distinguer une transformation rapide d’une transformation lente ? 2-1-Transformation rapide Thiosulfate de sodium ( ) + 2 2 3 - 2Na + S O Disparition de I2 Solution de diiode I2 a-Activité 1: ⇌ ⇌ ⇌ 5 b-Exploitation: Les couples et réagissent alors selon les demi-équations: ( ) 2 2 4 6 2 3 - - S O /S O ( ) 2 - I / I 2 2 2 3(aq) 4 6(aq) - - - 2S O S O +2e 2(aq) (aq) - - I +2e 2I 2- - 2- (aq) 2(aq) 4 6(aq) + 2S O 2I + S O I 2 3(aq) Réaction rapide l’oxydation : la réduction : L’équation de la réaction : c-définition Une transformation rapide se fait en une durée trop courte pour être suivie à l’œil ou avec les instruments de mesures usuels. 2-2-Transformation lent a-Activité 2: Réaction des ions iodure avec l'eau oxygénée, en milieu acide (H+) . 2 2 H O ( ) + - K +I H+ + Formation de I2 b-Exploitation: L'apparition du diiode est progressive (jaune … orange … brune) Un facteur cinétique est une grandeur qui modifie la vitesse avec laquelle se produit une transformation chimique. (tels que la température ,La concentration … Les couples et réagissent alors selon les demi-équations: ( ) 2 2 2 H O / H O ( ) 2 I / I - Réaction lente (aq) 2(aq) 2I- I + 2e- 2 2 2 2H O H O + 2H+ + 2e- + 2 2(aq) (aq) (aq) 2(aq) 2 (l) H O + 2I- + 2H 2H O + I c-définition la réduction : l’oxydation : L’équation de la réaction : Une transformation lente peut être suivie pendant plusieurs secondes, minutes, heurs à l’œil ou par les instruments de mesure disponibles au laboratoire . • Méthodes physiques de suivi d'une transformation lente : Conductimétrie: Pour les milieux réactionnels contenant des ions. pH-métrie: Pour les milieux réactionnels contenant des ions H+(aq) ou H3O+. Mesure de volume ou de pression: lorsqu'un gaz est mis en jeu. 3-Facteurs cinétiques. Définition: ⇌ ⇌ ⇌ ⇌ ⇌ ⇌ 3-1-L'influence de la température. a-Activité 1: 6 b-Exploitation: 2 2 4 H C O ( ) 4 + - K +MnO bain-marie eau ❷ On mélange une solution d’acide oxalique H2C2O4 et une solution acidifiée de permanganate de potassium . ❶ ( ) 4 + - K +MnO Dans le bécher ❶ la coloration persiste plusieurs minutes , tandis que dans le bécher ❷, elle disparaît plus rapidement . c-Conclusion: La vitesse d’évolution d’un système chimique est d’autant plus grande que sa température est plus élevée . 3-2-L'influence de la concentration. + 2 2(aq) (aq) (aq) 2(aq)) 2 (l) - H O +2I +2H 2H O +I On refait l’expérience du paragraphe (2-2-) . L’équation de la réaction : a-Activité 2: Le chauffage d'un mélange contenant de la liqueur de Fehling(Cu2+(aq) + 2OH-(aq)) et un aldéhyde CH3-CHO conduit à unprécipité rouge (constitué de Cu2O).Le chauffage permet d’accélérer la réaction, qui est lente. liqueur de Fehling+ aldéhyde I2 2 2 H O 10-2 moll-1 10-1moll-1 I- 10-2 moll-1 4.10-1moll-1 I- 10-2 moll-1 8.10-1moll-1 I2 I2 On rema -rque ici que plus la concentration initiale en ions iodure I- est importante (elle augmente de gauche à droi te), plus la coloration apparaît rapidement. c-Conclusion: La vitesse d’évolution d’un système chimique est d’autant plus grande que les concentrations en réactifs sont plus importantes . b- I Exploitation: I- 2 2 H O 2 2 H O précipité de Cu2O 3-3-Réactions spéciales : a-Réactif de Fehling: ⇌ 7 Formation d’argent Ag bain- marie Réactif de Tollens +aldéhyde a-Réactif de Tollens le chauffage au bain marie d'un mélange de réactif de Tollens (solution de nitrate d'argent ammoniacal (Ag+(aq) +NO3- ) et d' aldéhyde conduit à la formation d'argent Ag 3 CH CHO Le chauffage permet d’accélérer la réaction, qui est lente. 4-Applications : • On accélère certaines transformations dans l'industrie pour les rendre plus rentables. • On refroidit brutalement certains milieux réactionnels pour stopper certaines transformations (cela s'appelle une"trempe"). • Un réfrigérateur et un congélateur permettent de ralentir les transformations de dégradation biochimiques des aliments. • La cuisson des aliments est accélérée dans un autocuiseur car la température y est élevée. 8 et Suivi temporel d’une réaction chimique – Vitesse de réaction 1-Suivi temporel d’une transformation chimique 1-1-suivie par titrage. a-activité 1 À l’instant t=0, on mélange un volume V1=50ml d’une solution d’eau oxygénée H2O2 de concentration C1=5,3.10 −2mol/l et un volume V2=50ml d’une solution de iodure de potassium (K++I-) de concentration C2=2.10−1mol/l . ( ) 2 2 2 H O /H O ( ) 2 - I / I + 2 2(aq) (aq) (aq) 2(aq) 2 (l) - H O +2I +2H 2H O +I La réaction met en jeu les couples l’équation de la réaction s’écrit : À l’instant t=2min on prend un volume VP= 10ml du mélange réactionnel et on le verse dans un bécher contenant de l’eau glacée. On dose le diiode formée I2 par une solution aqueuse titrante de thiosulfate de sodium (2Na+ +S2O3 2-) de concentration C=0,02mol/l et on appelle VE le volume de la solution titrante versée à uploads/Finance/ cours-de-chimie-2-bac-biof-www-pc1-ma-deverrouille.pdf