Resume integral Chap 1 2 3

1. Introduction à la Chimie

• La chimie est une science expérimentale

• Plusieurs branches (Chimie-Physique, Biochimie, Biologie moléculaire)

• Définition de la Chimie: “La chimie est la science qui étudie les substances, leurs structures, leurs propriétés et les réactions qui les transforment en d’autres substances.”

• Science à 3 niveaux:

  • Macroscopique: Que l’on peut voir à l’œil nu.
  • Microscopique: Trop petit pour être vu à l’œil nu. (Certaines transformations de la matière peuvent être vues à l’œil nu. Exemple: La combustion du bois)
  • Le niveau symbolique: Ce niveau permet de décrire tout ce qui n’est pas visible à l’œil nu, sur papier.

    ”Un chimiste réfléchit au niveau microscopique, fait des expériences au niveau macroscopique et décrit tout cela grâce au niveau symbolique.”

• Mini historique:

  “La première trace de maîtrise d’une réaction chimique par nos ancêtres date d’il y a 400’000 ans : le feu.”
  ”[…] premières transformations volontaires […] fabrication du verre à partir de sable il y a presque 6000 ans”
  ”[…] fonte des métaux […] dès 5000 ans avant J.-C”. Les théories sur la chimie moderne sont beaucoup plus récentes (20e siècle et antiquité)

• 2 types d’espèces chimiques: Naturelles et de synthèse (artificiel). Exemple: La vanille est une molécule donnant comme son nom l’indique, le goût de vanille. Mais la vanille peut aussi être de synthèse (à base de molécules de pétrole), surtout dans les produits alimentaires.

• Domaines de la chimie de synthèse:

  • Pharmaceutique (fabrication de médicaments)
  • Alimentation (arômes, colorants, conservateurs)
  • Édulcorants (aspartame)
  • Agriculture (pesticides, engrais)
  • Produits de nettoyage, cosmétique (parfums, savons, crèmes)
  • Matériaux (plastiques, …)

2. Substances chimiques : corps purs ou mélanges

• Définitions:
  • Toute la matière qui nous entoure est composée d'atomes
  • ”[…] si l’on coupe indéfiniment la matière, on obtient un grain indivisible, un atome.”
  • Il y a plusieurs types d’atomes
  • Ce symbole chimique comprend une lettre MAJUSCULE, parfois accompagnée d’une lettre minuscule (H₂O).
  • Plusieurs atomes forment une molécule.
  • Espèce Chimique: C’est un ensemble d’entités chimiques, comme par exemple des atomes, ou des assemblages d’atomes (molécules, composés ioniques, …) qui sont tous identiques.
  • Les différentes substances composant “la matière” sont classées en 2 types : corps purs et mélanges.
  • Corps pur: Substance dont toutes les “briques” sont semblables. Un corps pur est donc une substance constituée d'une espèce chimique.

    Les corps purs sont composés de 2 catégories:

    1. Corps simple: espèce chimique composé d’un seul type d’atome (Dioxygène, O₂, Fer, Fe)
    2. Corps composé : espèce chimique composé d’au moins deux types d’atomes (Eau, H₂O)

  • Mélange: Assemblage, à l’état macroscopique de divers corps purs (simples ou composés).

    Homogène: On ne distingue pas à l’œil nu ou au microscope les composants qui constituent le mélange. (Ex: Eau + alcool, air)
    Hétérogène: On distingue les composants à l’œil nu. (Ex: Eau + Huile, boissons gazeuses)
    Colloïde: On ne distingue pas à l’œil nu les composants qui constituent le mélange (mais on peut au microscope).

• Les corps simples de carbone: Le diamant et la graphite. Ces deux corps simples sont composés exclusivement de Carbone, malgré tout, l’un vaux très chère tandis que l’autre est simplement utilisé dans les mines de crayons. Ces deux corps simples sont différents en raison de leur structure:

Structure carbone

3. États de la matière et changements d’état

NOTE

Ce chapitre concerne uniquement les corps purs.

• Solide (agitation thermique faible):

Structure cristalline: Les atomes sont organisés de manière symétrique. (Ex: Le sel de cuisine)
Structure amorphe: Les atomes ne sont pas organisés. (Ex: Le verre)

• Liquide (agitation thermique moyenne)

• Gazeux (agitation thermique forte)

• Supercritique (haute pression et température): Le CO₂ supercritique (au-dessus de 31°C et 72.9 atm). C’est d’ailleurs le procédé utilisé pour la lyophilisation (ne pas devoir “sécher” une substance mais tout de même enlever l’eau). L’état supercritique est un état mélangeant l’état liquide et gazeux.

• État de Bose-Einstein: Au zéro absolu, les atomes s’assemblent en un grand atome.

• La chaleur peut transformer l’état d’un corps.

• La température d’un corps est la mesure de son agitation thermique. Plus l’agitation des particules d’un corps est haute, plus la température est élevée (et inversement). Il est impossible d’aller en dessous du zéro absolu.

• La pression correspond à la force qu’exerce un fluide ou un solide sur une unité de surface. Par exemple, à cause de la gravité et de la masse de l’air, tous les objets sont sous la pression atmosphérique.

• Les entités chimiques sont agitées quel que soit leur état (explique l’expansion du gaz, et la dilatation des métaux)

• Transformation physique: N’engendre pas de transformation de l’entité chimique (ne casse pas les assemblages d’atomes)

• Transformation chimique: Transformation de l’entité chimique (casse/modifie les assemblages d’atomes)

Changement d'états de l'eau

Changements d'état