Révision Globale de Chimie Générale et Organique (PASS / L.AS)

Flashcards de révision sous forme de questions et réponses couvrant la structure de l'atome, les équilibres chimiques, la thermochimie et la chimie organique.

Quelles sont les masses respectives de l'électron, du proton et du neutron selon le cours ?

L'électron a une masse $m_e = 9{,}109 \times 10^{-31}\,\text{kg}$, le proton $m_p = 1{,}673 \times 10^{-27}\,\text{kg} = 1836\,m_e$, et le neutron $m_n = 1{,}675 \times 10^{-27}\,\text{kg} = 1836\,m_e \sim m_p$.

Quelle est la formule donnant l'énergie de la couche $n$ dans le modèle de Bohr pour l'atome d'hydrogène ?

L'énergie d'une couche $n$ est donnée par $E = \frac{-13{,}6}{n^2}\,\text{eV}$.

Quels sont les quatre nombres quantiques décrivant l'état d'un électron et que définissent-ils ?

$n$ (nombre quantique principal) définit la couche ; $l$ (azimutal, $0 \le l \le n-1$) définit la sous-couche et la forme de l'orbitale ; $m$ (magnétique, $-l \le m \le +l$) définit l'orientation spatiale ; $s$ (spin, $+\frac{1}{2}$ ou $-\frac{1}{2}$) définit le moment de spin.

En quoi consistent les règles de Pauli, de Klechkowski et de Hund ?

Règle de Pauli : Deux électrons d'un atome ne peuvent pas avoir leurs 4 nombres quantiques identiques (max 2 $e^-$ par orbitale de spins opposés). Règle de Klechkowski : Remplissage par ordre d'énergie croissante ($n+l$ croissant). Règle de Hund : Dans des orbitales dégénérées, les électrons occupent le maximum d'orbitales avec des spins parallèles avant de s'apparier.

Quelles sont les configurations électroniques particulières du chrome ($_{24}\text{Cr}$) et du cuivre ($_{29}\text{Cu}$) ?

Pour le chrome ($_{24}\text{Cr}$) : $[\text{Ar}]\,4s^1 3d^5$ (stabilité de la demi-saturation). Pour le cuivre ($_{29}\text{Cu}$) : $[\text{Ar}]\,4s^1 3d^{10}$ (stabilité de la saturation).

Quel est l'ordre d'électronégativité des éléments principaux selon l'échelle de Pauling ?

$$\text{F}(3{,}98) > \text{O}(3{,}44) > \text{Cl}(3{,}16) \sim \text{N}(3{,}04) > \text{Br}(2{,}96) > \text{I}(2{,}66) \sim \text{S}(2{,}58) \sim \text{C}(2{,}55) > \text{H}(2{,}2)$$

Quelle est la différence entre ligands à champ fort et ligands à champ faible selon la théorie du champ cristallin ?

Pour les ligands à champ fort ($\Delta_o > E_a$ comme $\text{CN}^-$, $\text{CO}$, $\text{NH}_3$), le niveau $d_\epsilon$ est totalement rempli avant le niveau $d_\gamma$. Pour les ligands à champ faible ($\Delta_o < E_a$ comme $\text{F}^-$, $\text{Cl}^-$, $\text{H}_2\text{O}$), le niveau $d_\gamma$ est à moitié rempli avant l'appariement en $d_\epsilon$.

Comment s'exprime le coefficient de dissociation $\alpha$ d'un réactif ?

$\alpha = \frac{n_{\text{dissocié}}}{n_{\text{initial}}}$, avec $0 < \alpha \le 1$.

Quelle est l'expression reliant la constante d'équilibre $K_P$ et l'enthalpie libre standard de réaction $\Delta_r G^\circ$ ?

$$K_P = e^{-\frac{\Delta_r G^\circ}{R T}}$$

Quelle est la relation de Van 't Hoff décrivant la variation de la constante d'équilibre $K$ avec la température ?

$$\ln\left(\frac{K_2}{K_1}\right) = \frac{\Delta_r H^\circ}{R}\left(\frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2}\right)$$

Comment s'exprime la force ionique $I$ d'une solution contenant des ions de concentration $C_i$ et de charge $z_i$ ?

$$I = \frac{\sum_i (C_i \cdot z_i^2)}{2}$$

Quelles sont les formules du pH pour un monoacide fort, une monobase forte, un monoacide faible et une monobase faible ?

Monoacide fort : $\text{pH} = -\log C_a$. Monobase forte : $\text{pH} = 14 + \log C_b$. Monoacide faible : $\text{pH} = \frac{1}{2}(\text{pK}_a - \log C_a)$. Monobase faible : $\text{pH} = 7 + \frac{1}{2}(\text{pK}_a + \log C_b)$.

Quelle est l'équation d'Henderson-Hasselbalch reliant le pH et le $\text{pK}_a$ d'un couple $\text{AH}/\text{A}^-$ ?

$$\text{pH} = \text{pK}_a + \log\left(\frac{[\text{A}^-]}{[\text{AH}]}\right)$$

Quelle est la différence entre une variable d'état extensive et une variable d'état intensive ?

Une variable extensive dépend de la quantité de matière (propriété additive, ex. : volume $V$, masse $m$, quantité de matière $n$). Une variable intensive est indépendante de la quantité de matière (propriété non additive, ex. : pression $P$, température $T$, concentration $C$).

Quelle relation lie $\Delta_r H$ et $\Delta_r U$ pour une réaction chimique à température constante $T$ ?

$\Delta_r H = \Delta_r U + R T \Delta n_{\text{gaz}}$, où $\Delta n_{\text{gaz}}$ est la variation du nombre de moles gazeuses.

Comment s'énonce la loi de Hess pour le calcul de l'enthalpie standard de réaction $\Delta_r H^\circ$ ?

$$\Delta_r H^\circ = \sum n \cdot \Delta_f H^\circ(\text{produits}) - \sum n \cdot \Delta_f H^\circ(\text{réactifs})$$

Comment se calcule $\Delta_r H^\circ$ à partir des énergies de liaison $E_L$ pour une réaction en phase gazeuse ?

$$\Delta_r H^\circ = \sum E_L(\text{réactifs}) - \sum E_L(\text{produits})$$

Quels sont les énoncés des 2ème et 3ème principes de la thermodynamique relatifs à l'entropie $S$ ?

2ème principe : Tout système isolé qui évolue spontanément voit son entropie augmenter ($\Delta S > 0$). 3ème principe : L'entropie molaire standard d'une substance parfaitement cristalline est nulle au zéro absolu ($T = 0\,\text{K}$).

Quelle est l'expression de l'enthalpie libre standard $\Delta_r G^\circ$ et la condition de spontanéité d'une réaction aux conditions standards ?

$\Delta_r G^\circ = \Delta_r H^\circ - T \Delta_r S^\circ$. Si $\Delta_r G^\circ < 0$, la réaction est exergonique et spontanée dans le sens direct.

Quelles sont les quatre règles d'aromaticité de Hückel ?

Une molécule est aromatique si elle est cyclique, plane, possède un réseau continu d'orbitales $p$ se recouvrant, et comporte $4n + 2$ électrons $\pi$ délocalisables (avec $n \in \mathbb{N}$).

Quels sont les quatre conformères remarquables du n-butane rangés par ordre de stabilité croissante ?

Les conformères sont : totalement éclipsée < partiellement éclipsée < décalée gauche < décalée anti.

Quelles sont les quatre conformations remarquables du cyclohexane rangées par ordre de stabilité croissante ?

Les conformations sont : enveloppe < bateau < croisée < chaise.

Comment est défini un carbone asymétrique ($C^*$) et comment détermine-t-on sa configuration $R$ ou $S$ ?

Un carbone asymétrique est un carbone $sp^3$ lié à 4 substituants différents. On classe les substituants par priorité décroissante ($1 > 2 > 3 > 4$) selon les règles de Cahn-Ingold-Prelog (numéro atomique $Z$). En observant dans l'axe $\text{C}-4$ avec le groupement 4 à l'arrière : si le sens $1 \rightarrow 2 \rightarrow 3$ est horaire, la configuration est $R$ ; s'il est anti-horaire, elle est $S$.

Quelle est la différence essentielle entre énantiomères et diastéréoisomères ?

Deux énantiomères sont deux stéréoisomères de configuration images l'un de l'autre dans un miroir plane et non superposables. Deux diastéréoisomères sont des stéréoisomères de configuration qui ne sont pas images l'un de l'autre dans un miroir.

Que sont des épimères en chimie organique et biochimie ?

Des épimères sont des diastéréoisomères qui ne diffèrent que par la configuration absolue d'un seul et unique carbone asymétrique ($C^*$).