Chimie des solutions et réactions chimiques

Cartes mémoires de vocabulaire sur la chimie des solutions, l'expression des concentrations, les dissolutions, dilutions, électrolytes et notions d'équilibre chimique.

Mélange homogène

Mélange dans lequel on ne distingue qu'une seule phase à l'œil nu.

Mélange hétérogène

Mélange dans lequel on distingue au moins deux phases distinctes.

Solution

Mélange homogène, en phase gazeuse, liquide ou solide, composé d'au moins deux substances.

Solvant

Constituant majoritaire d'une solution (le plus souvent liquide), ayant la propriété de dissoudre, de diluer ou d'extraire d'autres substances sans les modifier chimiquement.

Soluté

Espèce chimique (solide, liquide ou gazeuse) dissoute dans un solvant.

Solution aqueuse

Solution dont le solvant utilisé est l'eau.

Classification des types de solutions

Tableau récapitulatif montrant les états physiques du soluté et du solvant formant différents types de solutions gazeuses, liquides ou solides.

Solvatation

Interaction entre les atomes, ions ou molécules du soluté et les molécules du solvant lors de la dissolution.

Étapes de la dissolution d'un solide ionique

Processus se déroulant en trois phases : a. Dissociation du solide, b. Solvatation des ions, c. Dispersion des ions.

Interactions de Van der Waals (soluté-solvant)

Interactions dipôle-dipôle s'établissant entre les molécules polaires du soluté et du solvant pour former un mélange homogène.

Concentration massique ($C_m$)

Masse de soluté dissous par litre de solution, calculée selon la formule $C_m = \frac{m}{V}$ et exprimée en $g \cdot L^{-1}$.

Concentration molaire ($C_M$ ou Molarité)

Nombre de moles de soluté dissous par litre de solution, exprimé en $mol \cdot L^{-1}$ (ou $M$), calculé selon $C_M = \frac{n}{V}$.

Mole

Quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans $12\,g$ de carbone 12 ($^{12}C$).

Nombre d'Avogadro ($N_A$)

Constante définissant la quantité d'entités élémentaires par mole : $N_A = 6{,}023 \times 10^{23}\,mol^{-1}$.

Masse molaire ($M$)

Masse d'une mole d'une substance, exprimée en $g \cdot mol^{-1}$ (ou $Da$), selon la formule $M = \frac{m}{n}$.

Relation entre $C_M$ et $C_m$

Équation reliant la concentration molaire et la concentration massique par la masse molaire : $C_M = \frac{C_m}{M}$.

Pourcentage massique

Rapport exprimé en pourcentage entre la masse de soluté et la masse de la solution : \% massique = \frac{masse\,de\,soluté\,(g)}{masse\,de\,solution\,(g)} \times 100.

Pourcentage volumique

Rapport exprimé en pourcentage entre le volume de soluté et le volume de la solution : \% volumique = \frac{volume\,de\,soluté\,(mL)}{volume\,de\,solution\,(mL)} \times 100.

Fraction molaire ($X_A$)

Rapport du nombre de moles $n_A$ du constituant $A$ au nombre total de moles de tous les constituants de la solution : $X_A = \frac{n_A}{\sum_i n_i}$.

Densité ($d$)

Grandeur sans dimension définie par le rapport $d = \frac{\rho_{\text{corps}}}{\rho_{\text{solvant}}}$. Pour une solution aqueuse, \rho_{Eau} = 1\,g \cdot cm^{-3}.

Préparation d'une solution par dissolution

Protocole expérimental consistant à peser une masse de soluté, la transférer dans une fiole jaugée, ajouter du solvant, agiter puis ajuster au trait de jauge.

Dilution

Procédé qui diminue la concentration d'une solution en y ajoutant du solvant. Le nombre de moles de soluté reste constant ($C_{\text{initiale}} \times V_{\text{initial}} = C_{\text{finale}} \times V_{\text{finale}}$).

Préparation d'une solution par dilution

Protocole consistant à prélever un volume de solution mère avec une pipette jaugée, l'introduire dans une fiole jaugée, ajouter de l'eau distillée, agiter et ajuster au trait de jauge.

Électrolyte

Solution contenant des ions, formée par la dissolution d'acides, de bases ou de sels dans l'eau, capable de conduire le courant électrique.

Montage expérimental de test d'électrolyte

Circuit électrique comportant une source de tension, deux électrodes plongées dans la solution et une ampoule qui s'allume si la solution conduit l'électricité.

Électrolyte fort

Soluté totalement ionisé en solution aqueuse à toute concentration (exemples : $NaCl$, $NaOH$, $HCl$).

Électrolyte faible

Soluté partiellement ionisé en solution aqueuse, dont l'ionisation augmente avec la dilution (exemple : $CH_3COOH$).

Coefficient de dissociation (\alpha)

Rapport entre la quantité de matière dissociée et la quantité de matière initiale d'une espèce chimique.

Équilibre chimique

État atteint lors d'une réaction réversible partielle où les réactifs et les produits coexistent à des concentrations constantes.

Constante d'équilibre ($K$)

Grandeur adimensionnelle associée à la réaction $aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$, égale au rapport des activités à l'équilibre $K = \frac{a_{C(\text{éq})}^c \times a_{D(\text{éq})}^d}{a_{A(\text{éq})}^a \times a_{B(\text{éq})}^b}$.

Avancement de la réaction (\xi)

Grandeur caractérisant l'état d'avancement d'une réaction entre l'instant initial et l'instant final, définie par \xi = \frac{n_i(t) - n_i(0)}{\nu_i}.