Thermodynamique et équilibres chimiques
Rappels de cours exercices et problèmes corrigés
Jean-Noël Pons
Michel Robineau
vuibert
Chapitre I: Premier Principe - Thermochimie
1. Définitions - rappels3
2. Premier Principe4
2.1 Enérgie interne, enthalpie du corps pur: variation avec la température5
2.2 Energie interne et enthalpie de réaction: variation avec la température5
2.3 Enthalpie de formation d'un composé6
2.4 Energie de la liaison covalente7
2.5 Energie de liaison ionique8
2.6 Echanges de quantités de chaleur - Calorimétrie9
- Formulaire11
- Exercices11
Chapitre II: Deuxième Principe - Evolution d'un système
1. Deuxième Principe19
1.1 Énoncé19
1.2 Entropie du corps pur, variation avec la température19
1.3 Conditions de réversibilité d'une transformation20
1.4 Utilisation de la fonction G, enthalpie libre22
1.5 Thermodynamique des Gaz Parfaits23
2. Évolution d'un système28
2.1 Avancement de la réaction28
2.2 Condition d'évolution spontanée d'un système29
2.3 Expression de DeltarG30
2.4 Notion d'activité30
- Formulaire32
- Exercices32
Chapitre III: Étude d'un système chimique à l'équilibre
1. Variance d'un système en équilibre39
1.1 Définition et détermination39
1.2 Application au corps pur41
2. Loi d'action de masse43
2.1 Définition43
2.2 Cas des systèmes gazeux44
2.2.1 Expression de la constante d'équilibre44
A. Utilisation des pressions partielles44
B. Utilisation des fractions molaires46
C. Utilisation des concentrations46
2.2.2 Détermination de la constante d'équilibre47
2.3 Cas des systèmes hétérogènes solide-gaz47
2.4 Cas des systèmes homogènes en phase liquide49
- Conditions standard biologiques50
2.5 Cas d'un système hétérogène quelconque51
3. Lois de déplacement de l'équilibre51
3.1 Loi qualitative de Le Chatelier51
3.2 Variation de la température51
3.3 Variation de la pression52
3.4 Modification de la quantité d'un des constituants de l'équilibre53
3.5 Addition d'un composé ne participant pas chimiquement à l'équilibre54
Formulaire55
Exercices55
Chapitre IV: Systèmes solides-gaz et solides-liquides
1. Systèmes Solides-Gaz61
1.1 Généralités61
1.2 Diagrammes d'Ellingham - Réduction des oxydes62
1.2.1 Oxydation de métaux: diagrammes d'Ellingham62
- Signe de deltarSo63
- Influence des changements d'état63
- Pression d'oxygène à l'équilibre63
1.2.2 Réduction des oxydes64
2. Système solide-liquide66
2.1 Solubilité66
2.1.1 Solubilité dans l'eau pure66
2.1.2 Cas d'un ion commun67
2.2 Équilibres de précipitation67
Chapitre V: Équilibres acido-basiques; pH des solutions aqueuses
1. Définitions73
2. Équilibres acido-basiques dans l'eau73
2.1 Cas d'un acide dans l'eau74
2.2 Cas d'une base dans l'eau74
2.3 Cas de deux couples acidobasiques74
3. pH des solutions aqueuses75
3.1 Acide fort dans l'eau75
3.2 Base forte dans l'eau75
3.3 Acide faible dans l'eau76
3.4 Base faible dans l'eau77
3.5 Cas d'un polyacide faible78
- Cas particulier des acides a aminés R-CH(NH2)COOH78
3.6 Cas des sels79
4. Dosages acido-basiques81
- Détermination du point d'équivalence81
4.1 Dosage d'un acide fort par une base forte83
4.2 Dosage d'un acide faible AH par une base forte83
- Solution tampon83
4.3 Dosage d'un diacide faible par une base forte84
- Formulaire84
- Exercices85
Chapitre VI: Oxydo-réduction
1. Définitions93
2. Écriture d'une équation de réaction rédox93
2.1 Écriture d'une demi-réaction correspondant à un couple rédox93
2.2 Réaction globale94
3. Force des couples rédox95
3.1 Potentiel rédox standard E°95
3.2 Potentiel rédox E96
3.3 Évolution spontanée d'un système96
4. Détermination de la constante d'équilibre d'une réaction rédox96
5. Diagrammes de Frost97
6. Diagrammes potentiel - pH98
7. Dosages rédox100
7.1 Dosage direct100
7.2 Dosage en retour100
- Formulaire101
- Exercices101
Chapitre VII: Complexes
1. Généralités - Définitions109
2. Dosages complexométriques110
- Exercices110
Chapitre VIII: Exercices complémentaires117
Index165