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47 Cards in this Set
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Les formes d’énergie |
↳ En physique, l’énergie se définit comme étant la capacité d’accomplir un travail et de provoquer un changement. D'autres formes d'énergie qui ne sont pas mentionnés dans le graphique inclue l'énergie de fission et de fusion, faisant partie de l'énergie nucléaire. |
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La loi de la conservation d'énergie |
Au cours d’un transfert ou d’une transformation, l’énergie ne peut être ni créée, ni détruite. Elle est transformée. Cela est la loi de la conservation de l’énergie. |
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Énergie potentielle |
L’énergie potentielle se définit comme étant de l’énergie emmagasinée qu'un objet possède en raison de sa position ou de sa forme. L'énergie potentielle d'un système physique est l'énergie liée à une interaction, qui a le potentiel (d'où le nom) de se transformer en énergie cinétique. Elle est une fonction de ce système, dépendant des coordonnées d'espace, et éventuellement du temps, ayant la dimension d'une énergie et qui est associée à une force dite conservative dont l'expression s'en déduit par dérivation. La différence entre les énergies potentielles associées à deux points de l'espace est égale à l'opposé du travail de la force concernée pour aller d'un point à l'autre, et ce quel que soit le chemin utilisé. Énergie emmagasiné dans une substance qui est prêt à être transformé. |
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Transfert d'énergie thermique |
Dans le cas d’un transfert d’énergie thermique, on parle de «chaleur». Lorsqu’on fait bouillir de l’eau, on observe une augmentation de la température dûe à l’absorption de l’énergie thermique produite par la cuisinière. Ensuite, il y a une transformation de l’eau en vapeur. La température d’une substances se mesure en degré Celcius, °C ou Kelvin, K. |
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Les réactions endothermique |
On parle de réaction ENDOTHERMIQUE et EXOTHERMIQUE lorsqu’il y a des échanges énergétiques. Endothermique: Se dit d'une réaction chimique qui s'effectue avec absorption de chaleur. Les changements d’état sont des changements endothermiques. Lorsqu’on augmente la température, on observe une variation de température positive. Cela indique que de l’énergie a été absorbée, donc la réaction est dite endothermique. |
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Les réactions exothermique |
Une variation de chaleur négative (dans le système) indique que l’énergie a été dégagé. La réaction est dite EXOTHERMIQUE. Exothermique: Qualifie les réactions qui se produisent avec un dégagement de chaleur. |
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Variation d'enthalpie |
△H: Variation d’enthalpie Variation d’enthalpie: La variation d'enthalpie (ΔH) correspond à l'énergie absorbée ou dégagée lors d'une réaction à une pression et une température constantes. Cette énergie porte également le nom de «chaleur de réaction». Elle est aussi exprimée en joules (J) ou en kilojoules (kJ). |
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Équation de chaleur et de variation d'enthalpie |
Q: Chaleur Qréaction = (-) Qsystème △H = (-)Qsystème |
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Diagramme d'énergie potentielle |
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Complexe activé |
Lors d'une réaction chimique élémentaire, les liaisons entre atomes s'affaiblissent et l'énergie du système augmente jusqu'à atteindre un maximum. Le système est alors dans un état appelé complexe activé. Il peut alors retourner vers l'état initial (réactifs) ou poursuivre vers un nouvel état (produits). |
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Énergie d'activation directe |
L'énergie d'activation est la quantité d'énergie minimale requise pour amorcer une réaction chimique, qu'elle soit endothermique ou exothermique. La formation du complexe activé implique le réarrangement des forces d'attraction entre les atomes des réactifs pour qu'ils se transforment en produits. Ce réarrangement nécessite une très grande quantité d'énergie. Ainsi, pour qu'une réaction chimique se produise, il faut que les réactifs reçoivent suffisamment d'énergie pour parvenir à former le complexe activé. Ce niveau d'énergie minimal nécessaire pour atteindre l'état de transition se nomme énergie d'activation et est symbolisé par Ea. Sa valeur correspond à la différence d'énergie entre le complexe activé et les réactifs. |
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Énergie d'activation inverse |
On peut aussi parler d’énergie d’activation inverse (Eainv). Il s’agit de la valeur qui correspond à la variation entre l’enthalpie des produits et celle du complexe activé. Cette énergie correspond à l’énergie d’activation dans la réaction inverse (les produits sont alors les réactifs et les réactifs deviennent les produits). |
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Les variations d'enthalpie dans le diagramme d'énergie potentielle |
Si la flèche pointe vers le haut, c'est que la variation d'enthalpie est positive, que l'énergie est absorbée et donc que la réaction est endothermique. Si la flèche pointe vers le bas, c'est que la variation d'enthalpie est négative, que l'énergie est dégagée et donc que la réaction est exothermique. |
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La thermochimie |
C’est l’étude de l’énergie dans les réactions chimiques. La thermochimie est la partie de la chimie qui étudie les phénomènes thermiques accompagnant les réactions chimiques. |
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Les différents systèmes |
Le système ouvert Le système fermé Le système isolé |
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Les systèmes ouverts |
↳ Le système ouvert permet l’échange d’énergie de et matière avec l’environnement. Exemple: Les feux de forêts, un brûleur Bunsen allumé. |
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Les systèmes fermés |
↳ Le système fermé permet seulement l’échange d’énergie avec l’environnement. Ex: Une réaction chimique dans un Erlenmeyer muni d’un bouchon, ou les piles. |
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Les systèmes isolés |
↳ Le système isolé n’offre aucun contact ni échange avec l’environnement. |
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Selon la loi de la conservation de l’énergie... |
ΔE = Variation d’énergie ΔEUnivers = ΔESystème + ΔEEnvironnement = 0 |
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Un calorimètre |
Le calorimètre est un appareil destiné à mesurer les échanges de chaleur (énergie calorifique, du latin calor signifiant chaleur). Cet échange peut se produire entre plusieurs corps, mettre en jeu des changements d'état ou des réactions chimiques. Le calorimètre constitue un système thermodynamique isolé, ce qui implique qu'il n'y a pas d'échange de matière et d'énergie (travail ou chaleur) avec le milieu extérieur. Néanmoins, cela ne signifie pas qu'il n'y a pas des transferts de chaleur entre les différentes parties de l'ensemble calorimétrique (composés objets de l'étude, accessoires et paroi du calorimètre...). ↳ Mesure de la quantité de chaleur produite ou absorbée. Pour mesurer la quantité de chaleur, on utilise on calorimètre (Système isolé). Dans un calorimètre, les transformations effectuées s’accompagne d’un bilan thermique nul. |
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La chaleur dépend de... |
La chaleur (Q) dépend de la vitesse des particules (ΔT), de la quantité de matière (m, masse) et de la nature des particules (c). La capacité thermique ou chaleur massique, c d’une substance se mesure en joules (J). Elle correspond à la quantité d’énergie thermique qu’il faut fournir à un gramme de substance pour augmenter sa température de 1°C. |
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Capacité thermique de certaines substances: |
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On détermine la chaleur absorbée ou dégagée par une substance à l’aide de l’équation: |
Q = m x c x ΔT Q: Chaleur absorbée ou dégagée (J) c: Capacité thermique de la substance (J/g°C) ΔT: Tf - Ti Variation de température (°C) m: Masse (g) |
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La variation de température |
En mesurant la ΔT du système, on peut déterminer la quantité de chaleur absorbée ou libérée au cours d’une réaction chimique. Donc... Si l’énergie est absorbée au cours d’une réaction chimique, c’est qu’elle a été libérée par le système (ΔT > 0) Si l’énergie est libérée au cours de la réaction chimique, c’est qu’elle a été absorbée par le système (ΔT < 0) |
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L'enthalpie dépend de... |
L’équilibre d’un système thermodynamique C’est la quantité d’énergie mise en jeu dans une réaction. |
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Équation de variation d'enthalpie |
La variation d’enthalpie (ΔH) est la différence d’énergie entre les réactifs et les produits puisque la plupart des transformations chimiques et physiques se font à une pression constante, (ΣΔH réaction) = (ΣΔH produits - ΔH réactifs) Chaque réaction chimique correspond une valeur d’enthalpie que l’on indique à côté de l’équation. |
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Relation entre l'enthalpie et les réactions endothermique/exothermique |
Dans cet exemple, la variation d’énergie du système chimique (ΔH) est égale à la variation d’énergie cinétique du système (Q). Ainsi, pendant que l’un augmente, l’autre diminue.On déduit que cette réaction est exothermique. |
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Les façons de calculer l'enthalpie |
Il existe deux façon de calculer ΔH… par la méthode bu bilan énergétique par la méthode de la somme des chaleurs de formation. Enthalpies de liaison |
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Enthalpie de liaison |
Pour rompre les liaisons chimiques, il faut fournir de l’énergie. Cette énergie est récupérée lors de la formation d’autres liaisons. Réaction endothermique: Absorption nette d’énergie (réactifs) Absorption d’énergie pour rompre les liens > (produits) Énergie relâché lors de la formation des liens. Réaction exothermique: Émission nette d’énergie (réactifs) Absorption d’énergie pour rompre les liens < (produits) Énergie relâché lors de la formation des liens. https://www.youtube.com/watch?v=lpcTkKu_1iw |
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Méthode de bilan énergétique |
L’énergie d’une liaison dépend des atomes qui participent à la liaison. ΔH réaction = Σ Énergie absorbée - Σ Énergie libérée |
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ΔH°f |
ΔH°f: Enthalpie de formation standard |
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Méthode de la somme des chaleurs de formation |
Enthalpie standard de formation (ΔH°f): Quantité de chaleur produite ou absorbée lorsqu’une mole d’une substance donnée est formée dans des conditions standard de température et de pression. ΔH°f de tout élément dans sa forme la plus stable est égale à zéro. Pour calculer ΔH°f d’une réaction, on doit tenir compte du nombre de moles de chaque composé impliqué dans la réaction. Donc, on utilise la formule: ΔH° réaction = ΣnΔH°f produits - ΣnΔH°f réactifs n = nombre de moles Soit la réaction générale suivante: Minuscule = Nombre de moles Majuscule = Le composé aA + bB → cC + dD → ΔH° réaction = ( cΔH°fC + dΔH°fD) - (aΔH°fA + bΔH°fB) |
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La loi de Hess |
La loi de l’additivité des chaleurs de réactions. Lors d’une réaction chimique, le ΔH réaction est le même peu importe si la réaction se déroule en une ou plusieurs étapes. Le point de départ c’est les réactifs Le point final c’est les produits |
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Les facteurs qui influent sur la vitesse de réaction |
la présence de catalyseurs l’orientation des molécules l’aire de surface des substances la concentration la température |
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Les catalyseurs |
diminuent l’énergie d’activation, Ea et augmente la vitesse de la réaction, Vréaction en fournissant un mécanisme réactionnel alternatif à la réaction. n’ont aucun effet sur la vitesse des molécules sont spécifiques à chaque réaction Exemple: A + B → AB Étape 1: A + catalyseur → A - catalyseur Étape 2: A - catalyseur + B → AB + catalyseur |
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Les types de catalyseurs |
Catalyseurs homogènes Catalyseurs hétérogènes Catalyseurs biologiques (enzymes) Les inhibiteurs |
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Catalyseurs homogènes |
sont dans la même phase que les réactifs et participent à la réaction Exemple: enzyme + substrat ↔ complexe ↔ enzyme + produit |
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Catalyseurs hétérogènes |
ne se trouvent pas dans la même phase que les réactifs. (Inscrits sur la flèche) |
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Catalyseurs biologiques (enzymes) |
protéines qui unissent deux substrats dans une bonne géométrie diminuant ainsi l’Ea et augmentant la Vrxn. sont sensibles aux mêmes conditions que les protéines Lorsqu’ils sont modifiés (par une variation de pH, de T° ou un inhibiteur), ils n’agissent plus. |
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Les inhibiteurs |
ralentissent la Vrxn lient un réactif pour l’empêcher de réagir Ex: Les agents de conservation que l’on ajoute aux aliments ou aux médicaments pour les conserver plus longtemps |
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Vitesse équation |
Vitesse de réaction = Δ réactif/temps = quantité de réactif final - quantité de réactif initial Rappel: Selon la théorie des collisions, une réaction chimique dépend de plusieurs facteurs |
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Mécanismes réactionnels |
La molécularité: C’est le nombre de molécules qui participent à une réaction élémentaire. En chimie, la molécularité est le nombre d'entités moléculaires (atomes, molécules, ions, etc.) qui entrent simultanément en collision lors d'une réaction élémentaire1. Tandis que l'ordre de réaction est déterminé expérimentalement, la molécularité est un concept théorique et on ne peut l'appliquer qu'à des réactions élémentaires. Pour ces réactions, l'ordre de réaction, la molécularité et la somme des coefficients stœchiométriques ont la même valeur (même s'il s'agit de concepts différents). Réaction élémentaire: Une réaction simple qui se produit en une seule étape. Réaction chimique dans laquelle aucun intermédiaire réactionnel n'intervient au niveau moléculaire. Les réactions élémentaire sont les étapes qui composent une réaction finale. La plupart des réactions chimiques ne se font pas en une seule étape car il est peu probable que toutes les molécules entrent en collision en même temps et avec la bonne orientation. Chaque étape du mécanisme réactionnel est appelé «réaction élémentaire.» |
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Étape limitante |
L’étape la plus lente détermine la vitesse de la réaction globale. On l’appelle l’étape limitante. |
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Comment déterminer la vitesse d’une réaction globale? À partir des étapes élémentaires: |
On s’assure que les étapes élémentaires donnent bien la réaction globale lorsqu’on les additionne. On détermine l’étape élémentaire la plus lente. On tient compte de la vitesse de réaction Vréaction = k [réactif 1]^coefficient 1 [réactif 2]^coefficient 2 k = constante de vitesse Vrxn = Vrxn la plus lente |
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Les réactions moléculaires |
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Vitesse d'une réactions |
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