Chimie Générale chapitre 1
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Questions and Answers

Quelle est la définition de la chimie?

  • La science de la reproduction des espèces
  • La science de la composition, des propriétés et des transformations de la matière (correct)
  • L'étude des comportements humains
  • L'étude des propriétés des étoiles
  • Dans quel domaine la loi des gaz parfaits est-elle appliquée?

  • Géologie et minéralogie
  • Chimie organique uniquement
  • Mathématiques pures
  • Chimie physique et thermodynamique (correct)
  • Quel était le modèle atomique proposé par J.J. Thomson?

  • Le modèle des couches électroniques
  • Le modèle du noyau
  • Le modèle de 'pudding aux prunes' (correct)
  • Le modèle de l'électron libre
  • Quelle était la charge de l'électron selon Thomson?

    <p>e = -1.602 x 10-19 Coulomb (D)</p> Signup and view all the answers

    Quelle observation de Rutherford a contredit le modèle de Thomson?

    <p>La majorité des particules a étaient déviées (D)</p> Signup and view all the answers

    Quel phénomène a permis à Rutherford de découvrir le noyau?

    <p>Diffusion des particules a (D)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la masse de l'électron?

    <p>9.11 x 10-31 kg (D)</p> Signup and view all the answers

    Quelle méthode expérimentale a été utilisée par Thomson?

    <p>L'étude du rayonnement cathodique (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel était le résultat étonnant de l'expérience de Rutherford?

    <p>Une particule sur 8000 était déviée (D)</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que le 'pudding aux prunes' représente dans le modèle atomique de Thomson?

    <p>La distribution des électrons (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la probabilité de trouver un électron au niveau du noyau (r=0) ?

    <p>Probalité nulle (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le comportement de la densité de probabilité pour r tendant vers l'infini ?

    <p>Diminue exponentiellement (A)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nombre d'orientations possibles pour les orbitales p ?

    <p>Trois orientations (A)</p> Signup and view all the answers

    Dans l'état fondamental n=1, l=0, quelle est la valeur de ml ?

    <p>0 (D)</p> Signup and view all the answers

    Pour quelles valeurs de r le terme r2 domine dans l'équation de la densité de probabilité ?

    <p>Pour les petites valeurs de r (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la forme générale des orbitales d ?

    <p>Formes plus complexes sans densité au noyau (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la molalité d'une solution si elle contient 2 moles de soluté et 1 kg de solvant?

    <p>2 mol/kg (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle affirmation est correcte concernant le modèle d'atome de Rutherford?

    <p>Il ne tient pas compte de la couche de valence. (A)</p> Signup and view all the answers

    Comment se nomme la série spectrale de l'hydrogène décrite par Balmer?

    <p>Série de Balmer (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le lien entre la molarité et la température?

    <p>Molarité dépend de la température. (D)</p> Signup and view all the answers

    Quelle était la contribution de Johannes Rydberg en 1888?

    <p>Il a trouvé une formule générale pour prédire les transitions d'hydrogène. (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nom de la constante utilisée pour le calcul des raies spectrales de l'hydrogène?

    <p>Constante de Rydberg (D)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est une limitation du modèle d'atome de Bohr?

    <p>Il suppose des orbites circulaires pour les électrons. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quelle formule est utilisée pour déterminer les longueurs d'onde dans le spectre d'hydrogène?

    <p>$ rac{1}{ ext{nm}} = R imes (n_1 - n_2)$ (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la principale différence entre molalité et molarité?

    <p>La molalité se base sur la masse du solvant. (D)</p> Signup and view all the answers

    Quelle spectre est discontinu par nature selon les modèles atomiques discutés?

    <p>Spectre de raies (D)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nombre maximal d'électrons dans une sous-couche 'p'?

    <p>6 (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la configuration électronique de l'atome de fluor (F)?

    <p>1s2 2s2 2p5 (D)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le principe indiquant que les électrons remplissent les orbitales en ordre d'énergie croissante?

    <p>Principe d'Aufbau (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la valeur de l'énergie d'un électron à la couche n=1 pour l'atome d'hydrogène?

    <p>-13.6 eV (D)</p> Signup and view all the answers

    Comment se forme un cation à partir d'un atome neutre?

    <p>En retirant des électrons (D)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la configuration électronique de l'ion Mg²+?

    <p>[Ne] (D)</p> Signup and view all the answers

    Quel élément a 6 électrons de valence?

    <p>Oxygène (O) (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nombre maximum d'électrons pouvant être contenus dans la couche n=3?

    <p>18 (A)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le spin d'un électron?

    <p>+1/2 (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel ion est formé par l'atome de souffre en gagnant deux électrons?

    <p>S²- (B)</p> Signup and view all the answers

    Flashcards

    Objectifs du cours de Chimie générale

    Ce cours vise à familiariser les étudiants avec les concepts fondamentaux de la chimie. Ces connaissances leur permettront de mieux comprendre les phénomènes biologiques ainsi que les technologies qui façonnent notre monde.

    Structure du cours de Chimie générale

    Le cours de Chimie générale comprend 36 heures de cours théoriques, une séance de répétition et 7 séries d'exercices à réaliser en ligne, avec des séances de questions/réponses.

    Dates et lieu des cours

    Le cours commence le mercredi 18 septembre et se termine le jeudi 7 novembre. Les cours se donnent dans l'Amphimax 350.

    Plateforme pour les exercices

    Les étudiants doivent réaliser les exercices de Chimie générale en ligne sur la plateforme « i-structures ».

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    Séance de questions/réponses

    Une séance de questions/réponses est organisée le jeudi 26 septembre, de 13h15 à 15h00, dans l'Amphimax 350.

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    Assistants du cours

    Les assistants du cours sont Julie.e Schleicher, Jean de Montmollin et Mateusz Suchodol. Contactez-les en cas de besoin.

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    Lectures complémentaires

    Des lectures complémentaires sont disponibles pour approfondir les concepts de Chimie générale et de Chimie des solutions.

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    Professeur responsable du cours

    Le professeur responsable du cours est le Prof. Rainer Beck, de l'EPFL-SB-ISIC.

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    Public cible du cours

    Le cours de Chimie générale est destiné aux étudiants en médecine.

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    Signification de « Ma1ère »

    « Ma1ère » fait référence au premier niveau d'études à l'EPFL.

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    Qu'est-ce que la chimie ?

    La chimie est l'étude de la composition, des propriétés et des transformations de la matière.

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    Pourquoi étudier la chimie ?

    La chimie est essentielle pour comprendre le monde qui nous entoure et pour développer de nouvelles technologies.

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    Prérequis en mathématiques pour la chimie.

    La chimie est basée sur des connaissances mathématiques et des principes scientifiques.

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    Prérequis en physique pour la chimie.

    Des connaissances de base en physique sont nécessaires pour comprendre les concepts de la chimie.

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    Atomes et molécules en chimie.

    Les atomes et les molécules sont les unités fondamentales de la matière.

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    Transformations chimiques.

    Une transformation chimique implique le changement de composition et de structure de la matière.

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    Équations chimiques.

    Une équation chimique représente symboliquement une réaction chimique.

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    Stœchiométrie en chimie.

    La stœchiométrie est l'étude des quantités de substances impliquées dans les réactions chimiques.

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    Découverte de l'électron par J.J. Thomson

    J.J. Thomson a démontré que le faisceau cathodique est indépendant du métal utilisé, ce qui indique la présence d'une particule subatomique. Il a appelé cette particule l'électron.

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    Modèle de Thomson (Modèle du pudding aux pruneaux)

    Le modèle de Thomson décrit l'atome comme une sphère positive chargée avec des électrons négatifs répartis à l'intérieur, semblables à des raisins dans un pudding.

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    L'expérience de Rutherford

    L'expérience de Rutherford a mis en évidence la présence d'un noyau positif au centre de l'atome, contrairement au modèle de Thomson.

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    Résultats de l'expérience de Rutherford

    L'expérience de Rutherford a montré que la majeure partie des particules alpha traversaient la feuille d'or sans déviation, permettant de conclure que l'atome était principalement constitué de vide.

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    Dérivation des particules alpha dans l'expérience de Rutherford

    L'expérience de Rutherford a montré que certaines particules alpha étaient déviées, parfois fortement, prouvant l'existence d'une zone de charge positive dans l'atome.

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    Importance de l'expérience de Rutherford

    L'expérience de Rutherford a été cruciale pour la compréhension de la structure atomique, car elle a démontré que l'atome n'était pas un pudding aux pruneaux comme proposé par Thomson.

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    Découverte du noyau atomique

    L'expérience de Rutherford a conduit à la découverte du noyau atomique, une zone concentrée de charge positive au centre de l'atome.

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    Modèle atomique de Rutherford

    L'expérience de Rutherford a permis de développer un nouveau modèle atomique, avec un noyau central positif et des électrons périphériques négatifs.

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    Fonction d'onde Ψn,l,ml

    La fonction d'onde Ψn,l,ml décrit la probabilité de trouver un électron dans un atome d'hydrogène. L'amplitude de probabilité est représentée par Ψ, tandis que la densité de probabilité est représentée par Ψ².

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    État fondamental n=1, l=0, ml=0

    La fonction d'onde pour l'état fondamental de l'atome d'hydrogène est donnée par Ψ1,0,0. Elle n'est définie que par le nombre quantique n, car les autres nombres quantiques (l, ml) sont tous nuls.

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    Orbital 1s

    Un orbital 1s est une représentation sphérique de la probabilité de trouver un électron autour du noyau. La densité de probabilité diminue à mesure que la distance au noyau augmente.

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    Distribution de probabilité radiale

    La distribution de probabilité radiale est une représentation graphique de la probabilité de trouver un électron à une certaine distance du noyau. Elle est donnée par 4πr²Ψ².

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    Probabilité au noyau

    Tous les orbitales, y compris les orbitales s, ont une probabilité nulle de trouver l'électron au niveau du noyau.

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    Orbitales atomiques s, p, d, f

    Les orbitales atomiques sont classées en différents types: s, p, d, f, en fonction de leur forme. Les orbitales s ont une forme sphérique, les orbitales p ont une forme de haltère et les orbitales d ont des formes plus complexes.

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    Orbitales atomiques p

    Les orbitales p ont trois orientations différentes dans l'espace: px, py et pz. Elles sont toutes perpendiculaires entre elles.

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    Orbitales atomiques d

    Les orbitales d ont des formes plus complexes et n'ont aucune densité électronique au niveau du noyau.

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    Concentration d'une solution

    La concentration d'une solution est la quantité de soluté présent dans un volume donné de solution. Elle est mesurée en moles par litre (mol/L) ou en molarité (M), et en mol/dm3. La concentration est indépendante de la température.

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    Molalité d'une solution

    La molalité d'une solution est la quantité de soluté présent dans une masse donnée de solvant. Elle est mesurée en moles par kilogramme (mol/kg). La molalité est indépendante de la température.

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    Limitations du modèle de Rutherford

    Le modèle de Rutherford, bien qu'important, n'expliquait pas la variation des propriétés des éléments (métaux, non-métaux, gaz nobles) ni leur couche de valence. De plus, il ne pouvait pas justifier la discontinuité des spectres d'émission des atomes.

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    Spectre continu vs. discontinu

    Un spectre d'émission continu contient des rayons électromagnétiques de toutes les longueurs d'onde. Un spectre discontinu, ou de raies, contient des rayons électromagnétiques d'un nombre restreint de longueurs d'onde caractéristiques de l'élément.

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    Raies spectrales de l'hydrogène

    Les raies spectrales de l'hydrogène atomique sont des longueurs d'onde spécifiques de lumière émise par l'atome d'hydrogène lorsqu'il est excité. La série de Balmer correspond aux raies spectrales observées dans la partie visible du spectre électromagnétique.

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    Formule de Rydberg

    La formule généralisée de Rydberg permet de prédire toutes les transitions d'énergie possibles de l'atome d'hydrogène, incluant les raies de la série de Balmer.

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    Modèle quantique de Bohr

    Le modèle de Bohr est un modèle quantique qui décrit les électrons d'un atome comme se déplaçant sur des orbitales quantifiées autour du noyau, expliquant la nature discontinue du spectre d'émission de l'hydrogène.

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    Explication du spectre d'hydrogène par le modèle de Bohr

    Selon le modèle de Bohr, le spectre d'émission de l'atome d'hydrogène est dû aux transitions des électrons entre les niveaux d'énergie discrets. La formule de Rydberg est valable car elle tient compte de ces transitions quantifiées.

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    Limites du modèle de Bohr

    Le modèle de Bohr réussit à expliquer le spectre d'émission d'hydrogène en utilisant la mécanique quantique, mais il ne peut pas expliquer le spectre d'atomes plus complexes.

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    Modèle de Bohr

    Le modèle atomique de Bohr décrit l'atome d'hydrogène comme un noyau positif autour duquel un électron négatif tourne sur des orbites circulaires quantifiées.

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    Etat fondamental

    L'état fondamental d'un atome correspond à l'état d'énergie le plus bas possible pour ses électrons.

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    Orbitale atomique

    Une orbitale atomique est une région de l'espace autour du noyau où la probabilité de trouver un électron est la plus élevée.

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    Nombre quantique principal (n)

    Le nombre quantique principal (n) décrit le niveau d'énergie de l'électron, valeurs possibles : 1, 2, 3...

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    Nombre quantique azimutal (l)

    Le nombre quantique azimutal (l) décrit la forme de l'orbitale, valeurs possibles : 0, 1, 2, ..., n-1. l=0 (s), l=1 (p), l=2 (d), l=3 (f).

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    Nombre quantique magnétique (m)

    Le nombre quantique magnétique (m) décrit l'orientation de l'orbitale dans l'espace, valeurs possibles : -l, -l+1, ..., 0, ..., l-1, l.

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    Nombre quantique de spin (ms)

    Le nombre quantique de spin (ms) décrit la rotation intrinsèque de l'électron, valeurs possibles : +1/2 ou -1/2.

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    Principe d'exclusion de Pauli

    Le principe d'exclusion de Pauli stipule qu'une orbitale ne peut accueillir au maximum que 2 électrons, avec des spins opposés.

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    Configuration électronique

    La configuration électronique d'un atome décrit la manière dont les électrons sont répartis dans les différentes orbitales atomiques.

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    Électrons de valence

    Les électrons de valence sont les électrons qui se trouvent sur la couche électronique la plus externe d'un atome.

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    Study Notes

    Cours de Chimie Générale pour étudiants en médecine

    • Le cours est intitulé "B1.1 Matière - Chimie Générale pour les étudiant-e-s en médecine"
    • Le professeur est Rainer Beck
    • L'institution est EPFL-SB-ISIC

    Objectifs du cours

    • Familiariser les étudiants avec les concepts de chimie utiles à la compréhension des phénomènes du vivant et des technologies humaines modernes.
    • Préparer les étudiants aux modules suivants.
    • Le cours comprend 36 heures de cours, une séance de répétitoire et 7 séries d'exercices en ligne avec des séances Q&A.

    Horaire des cours

    • L'horaire des cours est fourni sur les pages 3 et 4, avec les dates et les heures de chaque séance.
    • Les séances ont lieu dans l'amphithéâtre AMPHIMAX 350

    Exercices de Chimie Générale

    • Les exercices sont disponibles en ligne sur la plateforme i-structures.
    • L'adresse du site web est : https://i-structures.epfl.ch/cours/cours_f.asp?show=unil
    • Des séances de questions/réponses seront organisées et les assistants sont Juliette Schleicher, Jean de Montmollin et Mateusz Suchodol.

    Lectures complémentaires

    • Les manuels de chimie générale recommandés sont "Chimie générale, John W. Hill, Pearson" et "Chimie des solutions, John W. Hill, Pearson".

    Site Questions-Réponses et Supports de cours

    • Un site Moodle est disponible pour les questions, réponses et supports de cours de chimie générale et de chimie organique.
    • La chimie générale est le premier module de sciences.
    • Ce module établit les bases pour comprendre la vie au niveau moléculaire, cellulaire et organique.
    • Le module aborde les mécanismes des échanges avec l'environnement.

    Prérequis du cours de chimie générale

    • Le cours de chimie générale requiert des connaissances en arithmétique et mathématiques, comme les ordres de grandeur, les règles de trois, les fractions, les puissances, les équations du deuxième degré, les systèmes d'équations linéaires et les logarithmes.
    • Connaissances des fonctions logarithmiques et exponentielles.
    • Analyse de fonctions (valeurs et limites, asymptotes).
    • Notions d'algèbre, d'opérateurs, de dérivation, d'équations différentielles et d'intégrales simples.
    • Connaissance de l'alphabet grec.

    Autres Prérequis du cours de chimie générale

    • Connaissance de la physique, comprenant les systèmes d'unité, la conversion des unités, la force, l'énergie, la puissance, les quantités de mouvement, les moments cinétique et angulaire, les lois des gaz parfaits, et les bases de l'électromagnétisme.

    Autres sujets importants

    • La chimie est la science de la composition, des propriétés et des transformations de la matière.
    • L'expérience de Lavoisier sur la conservation de la matière.
    • La loi des proportions définies de Proust.
    • La loi des proportions multiples de Dalton.
    • La théorie atomique de Dalton.
    • La découverte de l'électron par J.J. Thomson.
    • Le modèle atomique de Thomson (modèle "pudding de plum").
    • L'expérience de Rutherford et la découverte du noyau atomique.
    • Le modèle atomique de Rutherford.
    • La taille d'un atome.
    • Les atomes d'un élément.
    • La spectrométrie de masse.
    • Les isotopes.
    • La mole, la constante d'Avogadro et la masse molaire.
    • La concentration des espèces en solution (molarité et molalité).
    • Les limitations du modèle de Bohr.
    • Le spectre de l’hydrogène.
    • Le modèle quantique de Bohr pour l’atome H.
    • Le modèle ondulatoire de l'atome.
    • Les différences entre le modèle de Bohr et le modèle ondulatoire.
    • Les quatre nombres quantiques.
    • Les fonctions d’onde.
    • La distribution de probabilité radiale 4πr²Ψ²(r).
    • Les orbitales s, p, d, etc.
    • La structure électronique de l'atome d'hydrogène.
    • La répartition des électrons autour du noyau.
    • L'énergie des sous-couches électroniques.
    • Configuration électronique des éléments.
    • La règle de Hund.
    • Répartition des électrons autour du noyau et électrons de valence.

    Examens

    • Des questionnaires, appelés ConcepTests, sont utilisés pour évaluer la compréhension des sujets.

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