Réactions et équilibres chimiques - Volume 1 Des liaisons aux transformations chimiques, aspects thermodynamiques et cinétiques - Cours, exercices corrigés

En deux tomes, Réactions et équilibres chimiques couvre l’essentiel du programme de chimie des licences 1 à 3 de chimie et des licences pluridisciplinaires de biologie et de sciences physiques. S’inscrivant dans une démarche pédagogique progressive, cet ouvrage vise à guider l’étudiant pas à pas à l’université afin de favoriser sa capacité de résolution et d’argumentation à partir d’exercices de difficultés variées.

Le tome 1, Des liaisons aux transformations chimiques, aspects thermodynamiques et cinétiques, traite des concepts clés et structurants de la chimie (éléments d’atomistique, liaisons chimiques et structure de la matière, fondements thermodynamiques et cinétiques des transformations chimiques, etc.). Véritable guide de travail, il accompagne l’étudiant tout au long des années de licence et rassemble :
• toutes les notions à connaître et à mobiliser, sous forme d’essentiels, pour assimiler le cours ;
• des exercices et problèmes corrigés en détail pour s’entraîner et favoriser autonomie et travail personnel ;
• de nombreux conseils pour acquérir des méthodes de résolution efficaces.

Cet ouvrage est destiné aux étudiants des licences 1 à 3 de chimie et des licences pluridisciplinaires de biologie et de sciences physiques. Il intéressera également les étudiants des IUT chimie, génie chimique, génie des procédés et génie biologique. Il est complété par un tome 2 : Les équilibres chimiques en chimie minérale et organique.

Avant-propos

1. Éléments d’atomistique

• Les savoirs clés

Essentiel 1.1 Des atomes aux molécules et aux réactions chimiques

– Du submicroscopique au macroscopique

Essentiel 1.2 Radioactivité

Essentiel 1.3 Spectroscopie atomique et modèle de Bohr

Essentiel 1.4 Quantification et remplissage des niveaux d’énergie

Essentiel 1.5 Le tableau périodique des éléments

Essentiel 1.6 Orbitales atomiques et hybridation

Annexes

• S’entraîner et résoudre (Énoncés et corrigés)

Atomes, molécules, passage à la mole

Éléments de radioactivité

Modèles atomiques et configurations électroniques

Tableau périodique, familles et périodicité

2. Liaisons chimiques et structure de la matière

• Les savoirs clés

Essentiel 2.1 Règle de l’octet, liaison chimique et modèle de Lewis

Essentiel 2.2 Mésomérie et résonance

Essentiel 2.3 Liaison covalente et géométrie des molécules

Essentiel 2.4 L’état gazeux

Essentiel 2.5 Les états condensés solide et liquide

Essentiel 2.6 Les différents types de liaison

• S’entraîner et résoudre (Énoncés et corrigés)

Les modèles de liaisons chimiques

L’état gazeux

L’état liquide

L’état solide

Relation entre les états de la matière et les propriétés physico-chimiques

Énoncés

3. Les fondements thermodynamiques des transformations chimiques

• Les savoirs clés

Essentiel 3.1 Systèmes – Transformations réversibles, quasi statiques et irréversibles – Chaleur et travail

Essentiel 3.2 Rappels succincts de thermodynamique : définitions commentées

des principales grandeurs et relations à connaître

Essentiel 3.3 Deuxième principe – Entropie, fonctions enthalpie libre G (ou fonction de Gibbs), énergie libre F (de Helmholtz) – Prévision du sens de l’évolution possible – Potentiel chimique – État standard et état standard

de référence

Essentiel 3.4 Grandeurs de réaction, grandeurs relatives aux espèces chimiques et expressions correspondantes des fonctions d’état – Équilibres chimiques

Essentiel 3.5 Dimensions et équations aux dimensions en thermochimie

• S’entraîner et résoudre (Énoncés et corrigés)

Systèmes – Transformations – Chaleur et travail

Premier principe et grandeurs fondamentales

Notion d’entropie et deuxième principe – Fonctions enthalpie libre G et énergie libre F

Grandeurs de réaction, grandeurs d’état relatives aux espèces chimiques – Équilibre chimique

4. Les fondements cinétiques des équilibres

• Les savoirs clés

Essentiel 4.1 Notion de vitesse de réaction – Lois de vitesse

Essentiel 4.2 Cinétique, équilibres et réactions complètes – Lois de vitesses

Essentiel 4.3 Réactions d’ordre 1

Essentiel 4.4 Ordre multiple et dégénérescence de l’ordre

Essentiel 4.5 Constante de vitesse et énergie d’activation

• S’entraîner et résoudre (Énoncés et corrigés)

Notion de vitesse de réaction

Réactions du premier ordre

Réactions d’ordre multiple et dégénérescence de l’ordre

Température et vitesse de réaction – Énergie d’activation et catalyse

Mécanismes réactionnels

États stationnaires – Réactions en chaîne

5. Cinétique et thermodynamique de la réaction chimique

• S’entraîner et résoudre (Énoncés et corrigés)

Réactions impossibles, possibles et réelles

Contrôle cinétique et contrôle thermodynamique

Index

Roger Barlet, docteur de 3e cycle, docteur d’État, ancien professeur d’université. Bahman Baharmast, docteur en chimie organique, ancien professeur de chimie dans le secondaire. Jacques Bouteillon, ingénieur ENSEEG, docteur d’État ès sciences physiques, ancien professeur d’université. Pierre Fabry, docteur d’État, ancien professeur de chimie physique à l’université. Jean-Claude Poignet, ingénieur ENSEEG, docteur de 3e cycle, docteur d’État, ancien professeur d’université.