Termes-chimie

Termes ou expressions

Kilogramme.
Unité de base du Système international d'unités (abrégé en SI), pour quantifier la masse; son symbole est " kg ".
Le kilogramme peut désormais être réalisé à partir de la valeur fixée de la constante de Planck, et à l'aide d'une balance de Kibble.
Lors de sa 26e réunion, le 16 novembre 2018, la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) a décidé qu'à compter du 20 mai 2019, le Système international d'unités est le système d'unités selon lequel la constante de Planck (h), est strictement égale à 6,626 070 15 × 10^-34 J s, avec une incertitude-type de ± 0,000 000 013 ×10^-34 J s (ceci afin de définir le kilogramme à partir de cette constante).

A noter :
- Il existe en réalité, deux types de masse :

la masse d'inertie qui indique la résistance qu'un corps oppose à une modification de son mouvement sous l'action d'une force;
la masse gravitationnelle (poids), relative à la gravitation à laquelle le corps est soumis.

Dans les faits, ces deux grandeurs sont équivalentes. L'expérience a montré en effet qu'elles étaient égales à 10^-12 près.
Le poids, également appelé " masse gravitationnelle ", exprime donc la force de gravitation qu'un corps exerce sur un autre. Ainsi le poids varie selon l'endroit dans lequel on place le corps en question. Par exemple sur la Lune, un corps présentera un poids six fois moindre que sur la Terre.
L'unité de poids est le Newton (N).
Masse et poids sont liés par la relation suivante : poids = masse x g [où g représente l’accélération de la pesanteur en un lieu donné].

- Un des enjeux d'une mesure précise de la constante de Planck est de pouvoir donner au kilogramme une définition ne dépendant plus d'un artefact, le kilogramme étalon détenu au Pavillon de Breteuil. Dans la mesure où l'incertitude sur la conservation de cet étalon devient progressivement supérieure à celle sur la constante de Planck, il sera à terme plus précis de mesurer la masse d'un kilogramme à partir d'une valeur conventionnellement fixée de la constante de Planck (comme c'est déjà le cas pour la vitesse de la lumière), par l'une ou l'autre des méthodes ci-dessus.

Mole.
La mole est la quantité de matière d’un système contenant autant d’entités élémentaires qu’il y a d’atomes dans 0,012 kilogramme de carbone ₁₂C ; son symbole est "mol".
Lorsqu’on emploie la mole, les entités élémentaires doivent être spécifiées et peuvent être des atomes, des molécules, des ions, des électrons, d’autres particules ou des groupements spécifiés de telles particules.

Nota : dans cette définition, il est entendu que l’on se réfère à des atomes de carbone 12 non liés, au repos et dans leur état fondamental.

Les résolutions prises par le BIPM lors de la 26e CGPM en novembre 2018, décrètent qu'à partir du 20 mai 2019, une mole contient exactement 6,022 140 76 × 10²³ entités élémentaires.
Cette nouvelle définition vient remplacer la définition de la mole en vigueur depuis 1971. Ce nombre, appelé « nombre d’Avogadro », correspondra à la valeur numérique fixée de la constante d’Avogadro, N_A, lorsqu’elle est exprimée en mol^-1Un échantillon de matière de taille macroscopique contient un très grand nombre d'atomes. Par exemple, 6 grammes d'aluminium contiennent environ 1,34 ×10²³ atomes (134 000 000 000 000 000 000 000 atomes, soit 134 000 milliards de milliards). Pour simplifier l’écriture en évitant l'utilisation d'aussi grands nombres, on a créé une unité de mesure, la mole, dans le cas présent, 6 grammes d'aluminium représentent 0,22 mole d'atomes

L'intérêt de la constante d'Avogadro provient du fait que la masse d'une mole d'atomes ou masse molaire atomique, lorsqu'elle est exprimée en grammes, correspond donc en première approximation au nombre de nucléons de l'atome considéré (27 nucléons pour l'aluminium). .

Nombre (ou constante) d'Avogadro > page interne.

Valence.
La valence d'un élément chimique est le nombre maximal de liaisons qu'il peut former avec d'autres éléments en fonction de leurs configurations électroniques. Dans une molécule ou un ion, la valence d'un atome est le nombre de liaisons covalentes que cet atome a formées ; dans un ion monoatomique en solution, sa valence est sa charge, on parle alors d'électrovalence. Un élément univalent est ainsi un élément chimique qui formera des molécules ou ions en se liant une seule fois ; a contrario, les éléments bivalents, trivalents ou tétravalents s'associeront avec respectivement deux, trois ou quatre atomes d'un élément univalent, comme dans le méthane (CH₄) où le carbone, à valence quadruple, est lié à quatre hydrogènes.
Le tableau périodique des éléments (ou classification périodique des éléments, [CPE, prog CPE à télécharger]), basé pour une part sur la configuration électronique, comporte l'indication de la valence des éléments :

Valence 0 :
- Valence 0 : He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
Valence 1 : univalent ou monovalent
- Valence 1: H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Cu, Ag, Au, F, Cl, Br, I
Valence 2 : bivalent ou divalent
- Valence 2: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd, Pt, Hg, Sn, Pb, O, Si, Se, Te, C,
Valence 3 : trivalent
- Valence 3: Al, Au, Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Cl, Br, I, Ga, In, Tl, N, P, As, Sb, Bi, Cr, Po
Valence 4 : tétravalent
- Valence 4: C, Si, Ge, Sn, Pb, S, Se, Te, Pt, Ir, Mn, S
Valence 5 : pentavalent
- Valence 5: Bi, Sb, As, P, I, Br, Cl
Valence 6 : hexavalent
- Valence 6: Te, Se, S, Mn, Cr
Valence 7 : heptavalent
- Valence 7: Mn, Cl, Br, I
Valence 8 : octovalent.

La couche de valence est la dernière couche électronique ou couche extérieure d'un atome, et la (ou les) sous-couche en cours de remplissage.
Par ailleurs, dans le cadre d'une molécule, la valence d'un atome est par définition le nombre de liaisons que cet atome a formé. Par exemple, bien que la valence du carbone, en tant qu'élément, soit 4, dans le cas d'un carbène (R2C:), la valence du carbone est de 2.
Plusieurs éléments existent dans des degrés d'oxydation différents. Dans le cas des éléments non-métalliques, les états d'oxydation sont liés à la valence. Ainsi, le phosphore possède les états d'oxydation +III et +V (il peut mettre en jeu 3 ou 5 électrons dans des liaisons covalentes polarisées). D'une façon analogue, on parle de phosphore pentavalent (cinq liaisons) et de phosphore trivalent (trois liaisons).

Fraction molaire (X) :
C'est le rapport du nombre de moles d'une substance sur le nombre total de moles. En désignant par n le nombre de moles, et différents constituants par A, B, C,..., nous écrirons :

X_A= [ n_A / ( n_A+ n_B + n_C) ]
X_B= [ n_B / ( n_A+ n_B + n_C) ]
X_C= [ n_C / ( n_A+ n_B + n_C) ]

Exemple 1 :
5 g de chlorure de sodium NaCl (M=58,44 g mol^-1) sont dissous dans 25 g d'eau pure H₂O (M=18,02 g mol^-1).
On calcule la fraction molaire de NaCl dans la solution :
. n_NaCl > (1 mol/58,44)x5 = 0,0855 mol,
. n_H₂_O > (1 mol/18,02)x25 = 1,387 mol,
X_NaCl (fraction molaire de NaCl) > 0,0855 / (0,0855 + 1,387) = 0,058.

Nota : et X_H₂_O (fraction molaire de l'eau ) > 1- 0,058 = 0,942.

Pourcentage molaire (%) :
C'est le pourcentage du nombre total de moles qui représente l'un des constituants
ou pourcentage en mol de A > X_A x 100
Exemple 2 : avec les résultats précédents (exemple 1) nous avons,
pourcentage en mol de NaCl > X_NaCl (fraction molaire de NaCl) x100, soit, (0,058x100) = 5,8%
et X_H₂_O (fraction molaire de l'eau ) > (0,942x100) = 94,2%.

Concentration molaire (molarité ou M) :
C'est le nombre de moles de soluté (substance dissoute ou corps dissous) par litre de solution.
Il se calcule en faisant le rapport du nombre de moles de soluté sur le volume de solution, en litre.

C_A = [ n_A / Vsol, L ]

avec,

C_A : concentration molaire du constituant A,
n_A : nombre de moles du constituant A,
Vsol, l : volume de la solution exprimé en litre(s).

Exemple 3 :
Dix grammes d'acide ascorbique (C6H8O6 ou vitamine C) sont dissous dans de l'eau pure, pour former une solution de 125 ml (cm3).
. Molarité (concentration molaire) de l'acide ascorbique dans la solution ( avec M (C6H8O6) = 176 g mol^-1 ),
. Nombre de mol d'acide ascorbique, n_C₆_H₈_O₆ > (1 mol/176,00)x10 = 0,0568 mol,
. Volume, en litres, de la solution, Vsol, l > 1/1000x125 = 0,125 l,
et C_C₆_H₈_O₆ (concentration molaire) > (0,0568/0,125) = 0,4544 mol/l (0,4544 M).

Molalité (m) :
(ne pas confondre avec mola-r-ité, ci-dessus)
C'est le nombre de moles de soluté par kilogramme de solvant. Il se calcule en faisant le rapport du nombre de moles de soluté sur la masse de solvant, en kg.

m_A = [ n_A / masse_solvant_,_kg]

avec,

m_A : molalité du constituant A,
n_A : nombre de moles du constituant A,

Exemple 4 : Molalité de la solution de NaCl de l'exemple 1 ?
. Nombre de moles de NaCl (n_NaCl) = 0,0855 mol,
. masse de l'eau (solvant, en kg) = 0,025 kg,
et m_NaCl (molalité) > (0,0855/0,025) = 3,42 mol kg^-1 (3,42 m).

Pourcentage en masse (%) :
C'est le pourcentage de la masse totale de la solution que représente un des constituants. C'est à dire le rapport de la masse de l'un des constituants sur la masse totale (en respectant les mêmes unités de masse).

pour-cent en masse de A = masse_A / [ masse_A + masse_B + masse_C +... ] x 100

Exemple 5 : Pourcentage en masse de NaCl dans la solution de l'exemple 1 ?
. pourcentage en masse de NaCl = masse_NaCl / [ masse_NaCl + masse_H2O ] x 100,
soit, ( 5 / [5 + 25] x100 ) = 16,7 %

Nota : la solution est de 16,7 % en NaCl et 83,3 % en H₂O (en masse).

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