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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page i — #1
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Table des matières
1 Transformation de la matière
1
1
Les états de la matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1
États d’agrégation de la matière, notion de phase . . . . . . . . . . . 1
1.2
Distinction microscopique entre états d’agrégation . . . . . . . . . . 2
1.3
Propriétés des gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4
L’état liquide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5
États solides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2
Les transformations de la matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1
Transformation physique. Diagramme d’état (p, T ) . . . . . . . . . . 13
2.2
Transformations nucléaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3
Transformations chimiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.4
Description d’un système physico-chimique . . . . . . . . . . . . . . 29
3
Étude de la transformation chimique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.1
Équilibre chimique, constante d’équilibre . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2
Évolution d’un système vers l’équilibre chimique . . . . . . . . . . . 37
3.3
Calcul des activités à l’équilibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.4
Cas des équilibres physiques, coefficient de partage . . . . . . . . . . 44
3.5
Cas des systèmes hétérogènes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2 Classification périodique des éléments
71
1
Structure de l’atome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
1.1
Protons, neutrons et électrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
1.2
Existence d’isotopes, masse atomique . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
1.3
Taille d’un atome ou d’un ion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
1.4
L’avènement de la chimie quantique : contexte historique . . . . . . . 77
2
Quantification de l’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
2.1
Structure ondulatoire/corpusculaire de la lumière . . . . . . . . . . . 78
2.2
Énergie électronique, transition entre états . . . . . . . . . . . . . . . 79
2.3
États d’énergie de l’atome d’hydrogène et des ions hydrogénoïdes . . 83
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1 Transformation de la matière
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Les états de la matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1
États d’agrégation de la matière, notion de phase . . . . . . . . . . . 1
1.2
Distinction microscopique entre états d’agrégation . . . . . . . . . . 2
1.3
Propriétés des gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4
L’état liquide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5
États solides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2
Les transformations de la matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1
Transformation physique. Diagramme d’état (p, T ) . . . . . . . . . . 13
2.2
Transformations nucléaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3
Transformations chimiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.4
Description d’un système physico-chimique . . . . . . . . . . . . . . 29
3
Étude de la transformation chimique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.1
Équilibre chimique, constante d’équilibre . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2
Évolution d’un système vers l’équilibre chimique . . . . . . . . . . . 37
3.3
Calcul des activités à l’équilibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.4
Cas des équilibres physiques, coefficient de partage . . . . . . . . . . 44
3.5
Cas des systèmes hétérogènes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2 Classification périodique des éléments
71
1
Structure de l’atome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
1.1
Protons, neutrons et électrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
1.2
Existence d’isotopes, masse atomique . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
1.3
Taille d’un atome ou d’un ion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
1.4
L’avènement de la chimie quantique : contexte historique . . . . . . . 77
2
Quantification de l’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
2.1
Structure ondulatoire/corpusculaire de la lumière . . . . . . . . . . . 78
2.2
Énergie électronique, transition entre états . . . . . . . . . . . . . . . 79
2.3
États d’énergie de l’atome d’hydrogène et des ions hydrogénoïdes . . 83
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