Résumé de Chimie/Physique

Chronologie Atomique

• Dalton: Première hypothèse sur les atomes.
• Thomson: Explique attraction/répulsion, découvre neutralité (charges + et -).
• Rutherford: Pas de couches.
• Rutherford-Bohr: Pas de neutrons.
• Chadwick: Ajout de neutrons au noyau.

Modèle Atomique Simplifié

• Représente protons, neutrons, électrons et leur répartition.
• Neutron: charge 0, Proton: charge +1, Électron: charge -1.
• Noyau (neutron + proton) = presque toute la masse de l'atome.
• Nombre de protons = nature de l'élément.
• Protons = électrons.
• Couches électroniques (Rutherford-Bohr):
  • 1ère couche: max 2 électrons.
  • Autres couches: max 8 électrons (20 premiers éléments).
  • Remplir les couches inférieures avant les supérieures.

Numéro Atomique

• Définit l'élément (nombre de protons).
• Lettre Z.

Nombre de Masse

• Masse de l'atome ≈ masse du noyau.
• Nombre de nucléons (protons + neutrons) = nombre de masse.
• Lettre A.
• Neutrons = masse atomique arrondie - numéro atomique.

Représentation d'un Atome

• Symbole de l'élément à gauche.
• Cercle avec protons/neutrons et leurs charges.
• Arcs de cercles pour les couches avec électrons/charges.

Classification Périodique des Éléments

• Classification par numéro atomique, configuration électronique, propriétés chimiques.
• Ordre croissant (gauche à droite, haut en bas).

Généralités

• Métaux: éclat, conductivité thermique/électrique, malléabilité, ductilité, hydrogène en présence d'acide, solide.
• Métalloïdes: propriétés intermédiaires.
• Non-métaux: pas de propriétés métalliques.
• Hydrogène: seul non-métal parmi les métaux.

Périodes

• Lignes.
• Même nombre de couches électroniques.
• Numéro de période = nombre de couches.

Familles

• Colonnes.
• Même nombre d'électrons de valence.
• Propriétés chimiques semblables.
• Numérotées de 1 à 18.

Alcalins

• 1 électron de valence.
• Métaux mous, bas point de fusion.
• Très réactifs (conservation dans l'huile).
• N'existent pas purs.
• Hydrogène n'en fait pas partie.

Alcalino-Terreux

• 2 électrons de valence.
• Similaires aux alcalins (atténuées).
• Point de fusion plus élevé.
• Assez abondants.

Halogènes

• 7 électrons de valence.
• Très réactifs (forment des sels avec les métaux).
• Toxiques, désinfectants.

Gaz Inertes

• Dernière couche pleine.
• Gaz incolores, inodores.
• Presque pas réactifs.
• Gaz nobles/rares.

Notation de Lewis

• Symbole chimique + électrons de valence.
  1. Symbole chimique sans nucléons.
  2. Nombre d'électrons de valence (numéro de famille).
  3. Points autour du symbole (max 4).
  4. Paires si > 4 électrons.

Ions

• Atome avec charge électrique (gain/perte d'électrons).
• Exposant à droite du symbole.
  • Charge positive: cation (métaux).
  • Charge négative: anion (non-métaux).
• Règle de l'octet: configuration du gaz inerte voisin.

Métaux

• Donneurs d'électrons.
  • Alcalins (I): +1
  • Alcalino-terreux (II): +2
  • III: +3
  • IV: +4 (dépend)

Non-Métaux

• Receveurs d'électrons.
  • V: -3
  • VI: -2
  • Halogènes (VII): -1

Liaison Ionique

• Transfert d'électrons (métal + non-métal).
• Attraction électrostatique des ions formés.
• Molécule neutre.

Liaison Covalente

• Partage d'électrons (non-métaux).
• Pas de formation d'ions.

Nomenclature des Substances Chimiques

1. Symbole le plus à gauche en premier.

2. Nom:

   • Élément de droite + suffixe "ure".
   • Élément de gauche tel quel.
   • Exceptions: Carbone → Carbure, Hydrogène → Hydrure, Azote → Nitrure, Oxygène → Oxyde, Soufre → Sulfure.

3. Préfixes si plusieurs atomes:

   • 1 → mono / 2 → di / 3 → tri / 4 → tétra / 5 → penta / 6 → hexa / 7 → hepta / 8 → octa / 9 → nona / 10 →déca

Dissociation Électrolytique

• Séparation des molécules de soluté en ions lors de la dissolution.

1. Molécules avec liaisons covalentes:

   • Molécules se détachent (ex: glucose dans l'eau).

2. Molécules avec liaisons ioniques:

   • Molécules se séparent en ions (ex: sel dans l'eau).

Propriétés des Électrolytes

• Sans charges mobiles: pas de courant.
• Avec charges mobiles: courant.
• Électrolyte: substance subissant dissociation en solution aqueuse.

Force des Électrolytes

• Faible proportion dissociée: courant faible.
• Forte proportion dissociée: courant fort.

Masse Molaire

• Masse d'une mole d'atomes/molécules.
• Symbole: M (g/mol).
• Masse molaire atomique: masse d'un élément.
• Masse molaire moléculaire: masse d'une molécule.
• Calcul: Somme des masses atomiques = masse molaire moléculaire.
• Formule: $n = \frac{m}{M}$, m = masse (g), n = moles (mol).

Concentration

• Quantité de soluté dans une solution.

1. $C = \frac{m(g)}{v(L)}$, $C = \frac{m(g)}{v(mL)}$, $C = \frac{m(kg)}{v(L)}$

2. Concentration en pourcentage:

   • $C \% \frac{m(g)}{v(ml)}$, $C \% \frac{m(g)}{m(g)}$, $C \% \frac{v(ml)}{v(ml)}$

3. Concentration en ppm:

   • 1 ppm = 1 mg / 1L, 1 ppm = 1 mg / 1 kg

4. Concentration molaire:

   • $Cm = \frac{n(mol)}{v(L)}$, n = moles, V = volume.

Acide, Base, Sel

• Indicateur coloré = pH.

Acide

• Électrolyte → cations H+ (formule commence par H).
• Exemple: $HCl (g) \rightarrow H^+ (aq) + Cl^- (aq)$
• Rougit le papier tournesol.
• Conduit le courant.
• Réagit avec les métaux.
• Neutralise les bases.
• Odeur/goût piquant.

Base

• Électrolyte → anions OH- (formule finit par OH).
• Exemple: $NaOH (s) \rightarrow Na^+ (aq) + OH^- (aq)$
• Bleuit le papier tournesol.
• Faible courant.
• Ne réagit pas avec les métaux.
• Neutralise les acides.

Sel

• Électrolyte → ions ≠ H+ ou OH-.
• Exemple: $NaBr (s) \rightarrow Na^+ (aq) + Br^- (aq)$
• Rien sur le papier tournesol.
• Conduit le courant.
• Ne réagit pas avec les métaux.
• Goût salé.
• Métal + non-métal (base + acide).
• Acide/base fort(e): grande dissociation.
• Acide/base faible: faible dissociation.

Échelle de pH

• 0 à 14.
• pH = potentiel hydrogène.
• 0 à 6.9 = acide, 7.1 à 14 = base, 7 = neutre.
• Exception: $CH_3COOH$: acide acétique.

Concentration en ions H+

• pH plus fort = 10^ (différence de pH).

Neutralisation Acido-Basique

• Métal-OH + H-non-métal → Sel + H2O ou Base + Acide → Sel + Eau.
• pH base/acide = 14 - pH connu (équation neutre).
• pH diminue de 1 = acidité x10.

Réactions Chimiques

• Photosynthèse: $6 CO<em>2 + 6 H</em>2O + lumière \rightarrow C<em>6H</em>{12}O<em>6 + 6 O</em>2$
• Respiration cellulaire: $C<em>6H</em>{12}O<em>6 + 6 O</em>2 \rightarrow 6 CO<em>2 + 6 H</em>2O + énergie$
• Combustion: $CH<em>4 + 2 O</em>2 \rightarrow 2 H<em>2O + CO</em>2 + énergie$
• Neutralisation acidobasique: Acide (aq) + Base (aq) → Sel (aq) + Eau (l)

Triangle de Feu

• Combustible, carburant, énergie d'activation.

  • Rôles:
    • Combustible = substance réagissant avec carburant.
    • Carburant = entretient combustion (dioxygène).
    • Énergie d'activation = amorce la combustion (chaleur).

Charge Électrique

• Propriété des particules = forces électriques.
• Coulombs (C).
• Positive et négative.
  • Similaires se repoussent.
  • Opposées s'attirent.

Électricité Statique

• Charges au repos.
  • Électrisation par: *
    • Conduction,
    • Frottement,
    • Induction.

Circuit Électrique

• Chemin fermé pour charges.
• Courant électrique = déplacement de charges (ampères).
• Différence de potentiel = énergie perdue (volts).
• Résistance = opposition au courant (ohms).
• Loi d'Ohm: $U = R x I$
• Puissance = énergie transformée par temps (watts).
• $P = U x I + P = \frac{É}{ t}$
• Circuit simple, série, parallèle.

Magnétisme

• Charges en mouvement = champ magnétique.
• Pôles Nord et Sud.
• Boussole: aiguille s'aligne sur champ magnétique.

Électromagnétisme

• Électricité + magnétisme.
• Règle de la main droite: Pouce (courant), doigts (champ).

Liaisons Mécaniques

• Directe/Indirecte, Complète/Partielle, Démontable/Indémontable, Rigide/Élastique.

Guidages

• Translation, rotation, hélicoïdal.

Transmission de Mouvement

1. Roues de friction: contact direct, sens inverse, simple, réversible, glissement possible.
2. Poulies et courroies: distancées, même sens, courroie, réversible, glissement possible.
3. Roues dentées: contact direct, sens inverse, complexe, réversible, précis.
4. Roues dentées et chaîne: distancées, même sens, chaîne, réversible, précis.
5. Roue dentée et vis sans fin: perpendiculaires, irréversible (vis moteur), précis.

Transformation du Mouvement

1. Pignon et crémaillère: rotation → translation, réversible.
2. Vis sans fin et crémaillère: rotation → translation, irréversible (vis moteur), précis.
3. Bielle et manivelle: rotation ↔ translation (va-et-vient), réversible.
4. Came et tige-poussoir: rotation → translation (va-et-vient), réversible.

Changement de Vitesse

• $\frac{v<em>1}{v</em>2} = \frac{N<em>1}{N</em>2}$, $\frac{v<em>1}{v</em>2} = \frac{d<em>1}{d</em>2}$

Fonctions Électriques

1. Alimentation, transformation.
2. Conduction, isolation.
3. Protection, commande.

Contraintes Mécaniques

1. Compression, traction.
2. Torsion, flexion.
3. Cisaillement.

Propriétés Mécaniques

1. Dureté, Élasticité.
2. Ténacité, ductilité.
3. Malléabilité, rigidité.
4. Résilience.

Matériaux

• Thermoplastique (altérés à la cuisson).
• Thermodurcissable (indéformables à la chaleur).
• Céramique (isolant thermique, fragile).

Protection

• Bois/plastique

  • Additifs chimiques, revêtements de surface.

• Métal

  • Plaquage électrochimique, revêtements de surface.

Gaz à Effet de Serre

• Absorbent rayonnement infrarouge.

Cycle à Effet de Serre

• Processus naturel de stabilisation de la température.

  • Rayonnement solaire → surface → infrarouge → GES (absorption) → chaleur.

• Principaux GES

  1. Dioxyde de carbone (CO2)
  2. Méthane (CH4)
  3. Protoxyde d’azote (N2O)

Masses d'Air

1. Continental Arctique (cA): très froid, très sec
2. Continental Polaire (cP): froid, sec
3. Continental Tropicale (cT): chaud, sec
4. Maritime Arctique (mA): très froid, humide
5. Maritime Polaire (mP): froid, humide
6. Maritime Tropicale (mT): chaud, humide

Fronts

• Zones de rencontres entre masses d'air.
  • Chaud: air chaud sur air froid (glisse).
  • Froid: air froid pousse air chaud (soulève).

Anticyclone (A)

1. Air froid descend → haute pression.
2. Vents divergents (horaire).
3. Beau temps.

Dépression (D)

1. Air chaud monte → basse pression.
2. Vents convergents (anti-horaire).
3. Mauvais temps.

Réchauffement Climatique

• Causes, conséquences (fonte pergélisol).

  • Glissements de terrain, croissance végétaux, libération gaz.

• Effet albédo: glace reflète rayonnement (diminue réchauffement).

Pression Atmosphérique

• Basse (dépression): nuages.
• Haute (anticyclone): ciel clair.

Effet de Coriolis

• Déviation des vents (droite hémisphère Nord, gauche hémisphère Sud).

Vents Dominants

• Direction constante à grande échelle.

Eau

• Air chaud monte, air froid descend.
• Glacier (eau douce).
• Banquise (eau salée).

Conséquences des Fontes

1. Élévation niveau océans (glaciers + dilatation).
2. Perturbation circulation thermohaline (dilution sel).
3. Diminution effet albédo.

Courants Océaniques

• Surface

  • Peu salés, chauds.
  • Influencés par vents et rotation.

• Profondeur

  • Froids, salés.
  • Influencés par température et salinité.

Circulation Thermohaline

• Courants de surface et profondeur (différences température/salinité).
• Gulf Stream.

Bassin Versant

• Zone où les eaux convergent vers exutoire.
• Amont/aval.
• Impacts des activités humaines.

Cycle du Carbone

1. $CO_2$ dans l'atmosphère.
2. Plantes absorbent (photosynthèse).
3. Animaux consomment, rejettent $CO_2$ (respiration).
4. Décomposition → $CO<em>2$ ou $CH</em>4$.
5. Océans absorbent $CO_2$.
6. Sédiments → roches carbonatées.
7. Volcans (éruption, dégagement de $CO_2$).
8. Méthanisation (combustibles fossiles).

Énergies Renouvelables

1. Biomasse (bois, biogaz, agrocarburants): fortes émissions de $CO_2$.
2. Géothermie: pas d’émission de $CO_2$.
3. Courant des rivières: pas d’émission de $CO_2$.
4. Courants océaniques/marées: peu d'impacts environnementaux.
5. Vent/éolienne: pas d’émission de $CO_2$.
6. Rayonnement solaire: aucune émission de $CO_2$.

Énergies Non Renouvelables

1. Combustibles fossiles:

   • Fortes émissions de $CO_2$.

2. Combustibles nucléaires:

   • Risque d’accident nucléaire, aucune émission directe de $CO_2$