Chimie PCSI

Auteur(s) :

Fosset, Bruno Découvrir l'auteur

Résumé

Conforme au programme de la filière PCSI, ce manuel propose un cours complet et de très nombreux exercices corrigés ainsi que des extraits des concours. ©Electre 2021

Autre(s) auteur(s)
- Lahitète, Frédéric
- Baudin, Jean-Bernard
Éditeur(s)
- Dunod
- Impr. Laballery
Date
- DL 2021
Notes
- Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (XV-1180 p.) : ill. ; 24 cm
Collections
- J'intègre (Paris)
Sujet(s)
- Manuels d'enseignement supérieur
- Chimie
ISBN
- 978-2-10-082110-5
Indice
- 54(07) Chimie générale. Manuels
Quatrième de couverture
- Chimie
  PCSI
  Tout-en-un
  Le cours
  
  Toutes les notions du programme sont abordées dans le strict respect des textes officiels.
  
  De nombreux exemples, des illustrations et des remarques pédagogiques vous aident à comprendre le cours en profondeur.
  
  Plus de 40 scripts Python commentés pour vous aider à maîtriser la programmation.
  
  Les exercices et problèmes
  
  Dans chaque chapitre un grand nombre d'exercices pour vous entraîner.
  
  Les énoncés sont classés par difficulté progressive.
  
  Les 164 tests et 300 exercices et problèmes sont intégralement résolus.
Tables des matières
- - Chimie PCSI
  - Tout-en-un
  - 6e édition
  - Bruno Fosset | Jean Bernard Baudin | Frédéric Lahitète
  - Dunod
  - 1 Transformation de la matière1
  - 1 Les états de la matière1
  - 1.1 États d'agrégation de la matière, notion de phase1
  - 1.2 Distinction microscopique entre états d'agrégation2
  - 1.3 Propriétés des gaz3
  - 1.4 L'état liquide7
  - 1.5 États solides11
  - 2 Les transformations de la matière13
  - 2.1 Transformation physique, exemples13
  - 2.2 Transformations chimiques14
  - 2.3 Description d'un système physico-chimique21
  - 3 Étude de la transformation chimique26
  - 3.1 Équilibre chimique, constante d'équilibre26
  - 3.2 Évolution d'un système vers l'équilibre chimique30
  - 3.3 Calcul des activités à l'équilibre36
  - 3.4 Cas des équilibres physiques, coefficient de partage40
  - 3.5 Cas des systèmes hétérogènes42
  - 3.6 Optimisation d'un procédé chimique43
  - Synthèse51
  - Activité Python52
  - Exercices59
  - Corrigés70
  - 2 Cinétique chimique83
  - 1 Concepts fondamentaux de la cinétique chimique83
  - 1.1 Système considéré83
  - 1.2 Vitesse de formation d'un produit, de disparition d'un réactif84
  - 1.3 Vitesse de réaction85
  - 1.4 Équation empirique de vitesse, notion d'ordre86
  - 1.5 TVpes de réactions chimiques88
  - 2 Méthodes expérimentales89
  - 2.1 Méthodes physiques et chimiques en cinétique90
  - 2.2 Exemples de méthodes physiques92
  - 3 Analyse des résultats expérimentaux94
  - 3.1 Méthode différentielle95
  - 3.2 Méthode des vitesses initiales101
  - 3.3 Méthode d'intégration102
  - 3.4 Temps de demi-réaction, temps de demi-vie109
  - 3.5 Analyse des données110
  - 4 Influence de la température sur la vitesse113
  - 4.1 Résultats expérimentaux113
  - 4.2 Équation d'Arrhenius114
  - 4.3 Autres facteurs influençant la vitesse des réactions118
  - Synthèse119
  - Exercices121
  - Corrigés131
  - 3 Modèle de Lewis des molécules et des ions141
  - 1 Structure des atomes141
  - 1.1 L'échelle atomique141
  - 1.2 Cadre théorique de la description de la structure des atomes142
  - 1.3 Les électrons dans les atomes142
  - 1.4 La classification périodique143
  - 1.5 Électronégativité des atomes145
  - 2 Association d'atomes : molécules et ions146
  - 2.1 Stabilité des structures polyatomiques ; énergie de liaison146
  - 2.2 Géométrie des molécules et des ions147
  - 3 Modèle de Lewis des molécules et des ions148
  - 3.1 Introduction : les modèles de la liaison chimique148
  - 3.2 Électrons de valence des atomes des blocs s et p148
  - 3.3 Octet des composés monoatomiques stables148
  - 3.4 Partage des électrons de valence ; symbolisme de Lewis148
  - 3.5 Règle de l'octet149
  - 3.6 Symboles de Lewis149
  - 3.7 Nombre total d'électrons et de paires de valence150
  - 3.8 Représentation de LEWIS des molécules simples150
  - 3.9 Liaisons multiples151
  - 3.10 Composés déficients en électrons153
  - 3.11 Charges formelles153
  - 3.12 Composés présentant des électrons non appariés156
  - 3.13 Dépassement de la règle de l'octet ; hypervalence 158
  - 3.14 Molécules possédant des atomes du bloc d160
  - 3.15 Représentations de Lewis et réactivité chimique160
  - 4 Mésomérie161
  - 4.1 Plusieurs représentations de Lewis possibles161
  - 4.2 Délocalisation des électrons161
  - 4.3 Formes mésomères et structure électronique162
  - 4.4 Symbole de mouvement électronique162
  - 4.5 Systèmes conjugués usuels en chimie organique165
  - 4.6 Symbole de mouvement monoélectronique166
  - 4.7 Système conjugué et longueur de liaison166
  - 5 Prévision de la géométrie des molécules et des ions167
  - 5.1 Principe de la méthode VSEPR168
  - 5.2 Polyèdre de coordination168
  - 5.3 Nomenclature de Gillespie et géométrie168
  - 5.4 Intensité relative de la répulsion171
  - 5.5 Conséquences sur les propriétés physiques173
  - 5.6 Les limites de la méthode174
  - 6 Polarité des molécules174
  - 6.1 Notion de moment dipolaire électrostatique175
  - 6.2 Moment dipolaire d'une distribution de charge175
  - 6.3 Moment dipolaire des molécules diatomiques176
  - 6.4 Molécules polyatomiques176
  - 6.5 Influence de la géométrie sur le moment dipolaire176
  - Synthèse178
  - Activité Python179
  - Exercices183
  - Corrigés188
  - 4 Forces intermoléculaires197
  - 1 Existence de forces intermoléculaires197
  - 1.1 La nécessaire modélisation des systèmes étudiés197
  - 1.2 Interactions engageant un ion198
  - 1.3 Interactions entre un ion et un dipôle mobile199
  - 1.4 Interactions entre molécules polaires199
  - 1.5 Interactions entre molécules polaires et non polaires200
  - 1.6 Interaction de dispersion202
  - 1.7 Interaction d'attraction totale, interaction de répulsion203
  - 1.8 Existence de la liaison hydrogène204
  - 1.9 Effets des différentes interactions intermoléculaires205
  - 2 Caractéristiques des solvants, dissolution211
  - 2.1 Caractéristiques d'un solvant211
  - 2.2 Dissolution d'un composé, solvatation214
  - 2.3 Solubilité d'un constituant, miscibilité entre deux solvants217
  - 2.4 Propriétés de conduction électrique dans un solvant218
  - 2.5 Choix d'un solvant, chimie verte222
  - 3 Utilisations des solvants (extraction, purification)223
  - 3.1 Extraction liquide-liquide223
  - 3.2 Recristallisation228
  - 3.3 Chromatographie sur couche mince (CCM)229
  - 3.4 Catalyse par transfert de phase (CTP)231
  - 4 Molécules amphiphiles, formation de colloïdes233
  - 4.1 Définitions, exemples, molécule tensioactive233
  - 4.2 Auto-association234
  - 4.3 Concentration micellaire critique et température de Krafft236
  - 4.4 Colloïdes et stabilisation d'un colloïde238
  - Synthèse240
  - Exercices242
  - Corrigés251
  - 5 Configurations et conformations des molécules257
  - 1 Représentations des molécules organiques257
  - 1.1 Représentations non structurales257
  - 1.2 Représentations structurales non spatiales258
  - 1.3 Représentations plane des molécules260
  - 2 Stéréochimie de configuration263
  - 2.1 Configuration d'une molécule263
  - 2.2 Descripteurs stéréochimiques266
  - 2.3 Comparaison des propriétés des énantiomères272
  - 2.4 Diastéréomérie276
  - 2.5 Comparaison des propriétés des diastéréomères280
  - 2.6 Activation optique281
  - 3 Analyse conformationnelle284
  - 3.1 Analyse conformationnelle de la molécule d'éthane284
  - 3.2 Analyse conformationnelle de la molécule de butane288
  - 3.3 Configuration ou conformation ?292
  - Synthèse294
  - Activité Python295
  - Exercices304
  - Corrigés311
  - 6 Substitutions nucléophiles et β-éliminations321
  - 1 Théories de la réaction chimique321
  - 1.1 Acte élémentaire, molécularité322
  - 1.2 Modélisation de l'acte élémentaire324
  - 1.3 Chemin d'énergie minimale et coordonnée réactionnelle327
  - 1.4 Cas des systèmes complexes330
  - 1.5 Aspect dynamique de l'acte élémentaire331
  - 1.6 Signification de l'équation d'Arrhenius333
  - 1.7 Postulat de Hammond334
  - 2 Données structurales337
  - 2.1 L'atome de carbone, la brique élémentaire de la chimie organique337
  - 2.2 Les liaisons interatomiques en chimie organique338
  - 2.3 Nucléophilie et électrophilie340
  - 3 Réactions de substitution nucléophile aliphatique343
  - 3.1 Équation de réaction et exemples343
  - 3.2 Mécanisme bimoléculaire346
  - 3.3 Mécanisme monomoléculaire349
  - 3.4 Compétition entre les mécanismes mono- et bimoléculaires354
  - 3.5 Autres évolutions possibles du carbocation364
  - 4 Réactions de β-éliminations365
  - 4.1 Équation de réaction et exemples365
  - 4.2 Régiosélectivité des réactions de β-éliminations366
  - 4.3 Mécanisme bimoléculaire et cinétique de réaction368
  - 4.4 Stéréosélectivité368
  - 4.5 Influence de quelques facteurs371
  - 5 Compétition entre substitution et β-élimination374
  - 5.1 Effets structuraux374
  - 5.2 Autres paramètres : milieu, température375
  - Synthèse376
  - Exercices377
  - Corrigés383
  - 7 Réactions d'additions nucléophiles391
  - 1 Données structurales391
  - 1.1 La double liaison C=O391
  - 1.2 Les liaisons carbone-métal392
  - 1.3 Schéma d'une addition nucléophile sur une liaison C=O393
  - 2 Les réactifs de GRIGNARD394
  - 2.1 Un mot d'histoire394
  - 2.2 Présentation et nomenclature394
  - 2.3 Équation de réaction395
  - 2.4 Mise en ouvre expérimentale396
  - 2.5 Structure des réactifs de GRIGNARD398
  - 2.6 Nucléophilie et basicité des organomagnésiens400
  - 3 Addition nucléophile (A_N) sur le groupe C=O404
  - 3.1 Addition nucléophile sur un aldéhyde ou une cétone404
  - 3.2 Addition nucléophile sur le dioxyde de carbone409
  - 3.3 Addition nucléophile sur un nitrile410
  - Synthèse412
  - Exercices413
  - Corrigés418
  - 8 Cinétique des réactions complexes423
  - 1 Réactions complexes423
  - 1.1 Types de réactions complexes423
  - 1.2 Réactions en séquence ouverte425
  - 1.3 Réactions en séquence fermée427
  - 1.4 Intermédiaires réactionnels428
  - 1.5 Mécanisme réactionnel et diagrammes d'énergie potentielle431
  - 2 Lois cinétiques des systèmes complexes433
  - 2.1 Méthode d'établissement des lois cinétiques433
  - 2.2 Analyse cinétique du système A→B→C434
  - 2.3 Approximation des états stationnaires437
  - 2.4 Étape cinétiquement déterminante445
  - 2.5 Contrôle cinétique et contrôle thermodynamique450
  - 3 La catalyse460
  - 3.1 Mise en évidence du phénomène de la catalyse461
  - 3.2 Caractéristiques de la catalyse462
  - 3.3 La catalyse enzymatique468
  - Synthèse475
  - Activité Python476
  - Exercices489
  - Corrigés507
  - 9 Le solide cristallin523
  - 1 La cristallographie523
  - 1.1 Aperçu historique523
  - 1.2 L'étude expérimentale des cristaux524
  - 2 Le cristal parfait526
  - 2.1 Définitions526
  - 2.2 Mailles527
  - 2.3 Motif529
  - 3 Origine de la cohésion des solides530
  - 3.1 Unité et diversité des solides532
  - 3.2 Cristaux métalliques532
  - 3.3 Cristaux ioniques534
  - 3.4 Cristaux covalents536
  - 3.5 Cristaux moléculaires538
  - 3.6 Validité des modèles structuraux540
  - 4 Cristaux métalliques541
  - 4.1 Définitions542
  - 4.2 Principe de construction des assemblages compacts543
  - 4.3 Structure cubique faces centrées (c.f.c.)544
  - 4.4 Structure hexagonale compacte (h.c.)550
  - 4.5 Assemblage non compact : structure cubique centrée (c.c.)554
  - 4.6 Structures cristallines des principaux métaux556
  - 4.7 Les alliages558
  - 5 Cristaux covalents561
  - 5.1 Le diamant561
  - 5.2 Le graphite563
  - 6 Cristaux ioniques565
  - 6.1 Généralités565
  - 6.2 Structures AB566
  - 6.3 Structure type CsCl567
  - 6.4 Structure type NaCl568
  - 6.5 Structure type ZnS569
  - 7 Cristaux moléculaires570
  - Synthèse573
  - Exercices575
  - Corrigés587
  - 10 Équilibres acido-basiques - Titrages603
  - 1 Équilibres acido-basiques, généralités603
  - 1.1 Définitions préliminaires, constantes d'équilibre603
  - 1.2 Force d'un acide ou d'une base608
  - 1.3 Diagrammes de prédominance610
  - 1.4 Diagramme de distribution des espèces611
  - 1.5 Échange de proton H+ : prévision du sens d'échange614
  - 2 Méthode de ia réaction prépondérante616
  - 2.1 Définitions : réaction prépondérante, solution équivalente617
  - 2.2 Mise en ouvre simplifiée de la méthode617
  - 2.3 Un premier exemple simple619
  - 3 État final d'équilibre : acides et bases620
  - 3.1 Monoacides et monobases forts dans l'eau620
  - 3.2 Acides faibles, bases faibles620
  - 4 État final d'équilibre : ampholytes, mélanges624
  - 4.1 Ampholyte (espèce amphotère)624
  - 4.2 Mélange acide faible/base conjuguée625
  - 4.3 Mélange acide faible/base non conjuguée626
  - 4.4 Mélange quelconque : exemple628
  - 5 Titrages acido-basiques628
  - 5.1 Généralités sur les titrages628
  - 5.2 Incertitudes en chimie des solutions630
  - 5.3 Suivi pH-métrique ou conductimétrique d'un titrage635
  - 5.4 Titrage acide fort/base forte636
  - 5.5 Titrage d'un acide faible par une base forte644
  - 5.6 Solutions tampons, pouvoir tampon650
  - 5.7 Titrage de polyacides (polybases) ou de mélanges d'acides (de bases)651
  - 6 Détermination d'une constante d'acidité657
  - 6.1 Résultat conductimétrique, titrages657
  - 6.2 Méthode spectrophotométrique658
  - 7 Mise en oeuvre expérimentale et simulation, première étude d'un déchet minier acide659
  - 7.1 Expérience réalisée, résultats659
  - 7.2 Interprétation, incertitude par la méthode Monte-Carlo660
  - 7.3 Simulation du titrage d'un acide sulfurique au contact d'ions sulfure662
  - Synthèse664
  - Exercices666
  - Corrigés681
  - 11 Équilibres de solubilité699
  - 1 Équilibre hétérogène en solution aqueuse699
  - 1.1 Conditions d'existence d'un solide699
  - 1.2 Diagrammes d'existence/absence de solide702
  - 1.3 Un premier diagramme de distribution des espèces703
  - 1.4 Solubilisation d'un gaz704
  - 1.5 Solubilité, calcul de solubilité dans l'eau pure706
  - 2 Effet d'ion commun. Influence sur la solubilité707
  - 2.1 Exemple, mise en évidence707
  - 2.2 Généralisation, loi de modération707
  - 3 Intervention des réactions de complexation708
  - 3.1 Existence de complexes708
  - 3.2 Mise en évidence expérimentale709
  - 3.3 Généralisation, écriture de la réaction prépondérante710
  - 3.4 Application : solubilité en milieu complexant711
  - 3.5 Exploitation d'une réaction prépondérante de redissolution711
  - 4 Influence du pH sur la solubilité712
  - 4.1 Loi de modération - Réaction prépondérante généralisée712
  - 4.2 Exemples713
  - 4.3 Cas des hydroxydes - Hydroxydes amphotères718
  - 5 Titrages par précipitation724
  - 5.1 Principe du titrage724
  - 5.2 Expression pAg = f(v)726
  - 5.3 Détermination du point équivalent, suivi du titrage727
  - 5.4 Méthode de VOHLARD729
  - 5.5 Titrage de mélanges730
  - 5.6 Titrage du mélange H₃O⁺/Mg²⁺732
  - 6 Mise en ouvre expérimentale733
  - 6.1 Résultats expérimentaux733
  - 6.2 Interprétation734
  - Synthèse737
  - Exercices739
  - Corrigés753
  - 12 Oxydoréduction769
  - 1 Généralités sur l'oxydoréduction769
  - 1.1 Transfert électronique, vocabulaire769
  - 1.2 Équilibrage d'une réaction d'oxydoréduction772
  - 1.3 Nombres d'oxydation774
  - 1.4 Vocabulaire780
  - 2 Étude des piles781
  - 2.1 Définitions, structure d'une pile781
  - 2.2 Étude de la pile Daniell782
  - 2.3 Potentiel d'électrode, potentiel d'oxydoréduction784
  - 2.4 Application à la pile Daniell, capacité d'une pile788
  - 3 Types d'électrodes790
  - 3.1 Électrodes de première espèce790
  - 3.2 Électrodes de deuxième espèce792
  - 3.3 Électrodes de troisième espèce794
  - 4 Prévision du sens de réaction795
  - 4.1 Diagrammes de prédominance ou d'existence795
  - 4.2 Tracé d'un diagramme de distribution (répartition)797
  - 4.3 Prévision du sens d'échange d'électrons, calculs de K^°_T799
  - 4.4 Stabilité d'un nombre d'oxydation804
  - 4.5 Détermination d'un potentiel standard inconnu805
  - 5 Titrages par réaction d'oxydoréduction809
  - 5.1 Titrage d'une solution d'ions Fe²⁺ par des ions Ce⁴⁺809
  - 5.2 Titrage des ions Fe²⁺ par les ions MnO-4814
  - 6 Mise en ouvre expérimentale816
  - 6.1 Buts, expériences réalisées816
  - 6.2 Exploitations des expériences réalisées820
  - Synthèse826
  - Exercices828
  - Corrigés838
  - 13 Diagrammes potentiel-pH855
  - 1 Tracé du diagramme E-pH de l'eau855
  - 1.1 Convention de tracé856
  - 1.2 Diagramme E-pH de l'eau, tracé du diagramme857
  - 2 Diagramme E-pH du fer859
  - 2.1 Conventions, diagramme de situation859
  - 2.2 Frontières entre espèces de nombre d'oxydation différent863
  - 2.3 Utilisation du diagramme865
  - 3 Diagramme E-pH du zinc868
  - 3.1 Conventions, diagramme de situation868
  - 3.2 Équations des frontières870
  - 3.3 Utilisation du diagramme871
  - 4 Diagramme E-pH du cuivre872
  - 4.1 Conventions, diagramme de situation872
  - 4.2 Équations des frontières873
  - 5 Utilisation : analyse d'un protocole expérimental877
  - 5.1 Protocole expérimental et résultat obtenu877
  - 5.2 Interprétation, lecture de diagrammes E-pH878
  - Synthèse881
  - Exercices882
  - Corrigés897
  - 14 Spectroscopies911
  - 1 Interaction matière-rayonnement911
  - 1.1 Énergie d'un système microscopique911
  - 1.2 Transition entre niveaux d'énergie912
  - 2 Spectroscopic infrarouge915
  - 2.1 Le modèle de l'oscillateur harmonique quantique915
  - 2.2 Cas des molécules polyatomiques916
  - 2.3 Vibration de valence caractéristique919
  - 2.4 Exemples d'analyse de spectres922
  - 3 Résonance magnétique nucléaire923
  - 3.1 Moments cinétiques et moments magnétiques de spin923
  - 3.2 Principe d'un spectromètre de RMN à onde continue925
  - 3.3 Informations données par un spectre927
  - 3.4 Le déplacement chimique933
  - 3.5 Couplages spin-spin939
  - 3.6 Marche à suivre pour l'analyse d'un spectre949
  - Synthèse953
  - Exercices954
  - Corrigés962
  - 15 Activation et protection de groupes caractéristiques971
  - 1 Activation nucléophile971
  - 1.1 Nucléophilie et basicité971
  - 1.2 Comparaison nucléophilie/basicité972
  - 1.3 Application aux alcools et phénols974
  - 1.4 Alcools et alcoolates comme réactifs nucléophiles977
  - 2 Activation électrophile : principes généraux979
  - 2.1 Mesure et prévision de la nucléofugacité980
  - 2.2 Activation in situ981
  - 2.3 Exaltation du caractère nucléofuge du groupe partant982
  - 3 Activation électrophile des alcools987
  - 3.1 Déshydratation acido-catalysée des alcools987
  - 3.2 Synthèse d'halogénoalcanes à partir d'alcools989
  - 3.3 Utilisations d'esters sulfoniques et composés apparentés991
  - 4 Activation électrophile des carbonylés992
  - 4.1 Équation de réaction et exemples992
  - 4.2 Mécanisme réactionnel994
  - 4.3 Importance de l'acétalisation en chimie des carbohydrates995
  - 5 Protection de groupe caractéristique997
  - 5.1 Principes de la protection997
  - 5.2 Les (a)cétals, protecteur des carbonylés998
  - 5.3 Les éthers-oxydes, protecteur des alcools999
  - Synthèse1000
  - Exercices1001
  - Corrigés1016
  - 16 Réactions d'oxydoréduction en chimie organique1031
  - 1 Utilisation des concepts de l'oxydoréduction1031
  - 1.1 Écriture de demi-équations d'oxydoréduction1031
  - 1.2 Utilisation des nombres d'oxydation en chimie organique1032
  - 1.3 Potentiels standard d'oxydoréduction1032
  - 2 Oxydations des alcools1033
  - 2.1 Oxydation ménagée des alcools1033
  - 2.2 Oxydation des alcools primaires en acides carboxyliques1035
  - 2.3 Autres oxydations chimiosélectives1035
  - 3 Réduction des composés carbonylés1036
  - 3.1 Équation de réaction et exemples1036
  - 3.2 Addition non perpendiculaire de Dunitz-Bürgi1037
  - 3.3 Autres hydrures réducteurs1037
  - 3.4 Sélectivité aldéhyde/cétone pour la réduction en alcool1038
  - 4 Synthèse et rétrosynthèse en chimie organique1039
  - 4.1 Deux grandes catégories de réactions1039
  - 4.2 La formation des liaisons carbone-carbone1040
  - 4.3 Un exemple1041
  - Synthèse1043
  - Exercices1044
  - Corrigés1057
  - Index des scripts Python 1071
  - Index 1073
Origine de la notice:
- FR-751131015 ;
- Electre