Chimie

Question 1

Principe de Pauli

Answer 1

Deux fermions appartenant à un même système ne peuvent avoir le même état quantique.
Dans le cas d’un atome, deux électrons ne peuvent donc pas avoir le même quadruplet n, l, ml, ms

Question 2

Règle de Klechkowski

Answer 2

Dans un atome à plusieurs électrons les sous couches se remplissent dans l’ordre n+l croissant.
Si deux couches ont la même valeur pour n+l, les sous couches se remplissent dans l’ordre n croissant.

Question 3

Règle de Hund

Answer 3

Lors du remplissage incomplet d’une sous couche, les électrons occupent le maximum d’orbitales avec des ml différents (les électrons non appariés ont leurs spins parallèles (même ms)

Question 4

Électrons de valence

Answer 4

Électrons qui appartiennent à la sous couche de numéro n le plus élevé (toujours une couche s) et ceux qui appartiennent à la couche en cours de remplissage
Les autres électrons sont les électrons de cœur

Question 5

État stationnaire d’un atome décrit par quatre nombres quantiques

Answer 5

nombre quantique principal : n∈ℕ*
nombre quantique secondaire : l ∈ [| 0; n-1 |]
nombre quantique magnétique : ml ∈ [| -l; l |]
nombre quantique magnétique de spin : ms = ± 0.5

Question 6

Remplissage des sous couches

Answer 6

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²

Question 7

Colonne XVIII du tableau périodique

Answer 7

Gaz nobles

Question 8

Colonne XVII du tableau périodique

Answer 8

Halogènes

Question 9

Colonne I du tableau périodique

Answer 9

Métaux alcalins, extrêmement réducteurs, réagissent violemment avec l’eau et l’oxygène

Question 10

Colonne II du tableau périodique

Answer 10

Alcalino-terreux

Question 11

Oxydant

Answer 11

Espèce capable de capter un ou plusieurs électrons. Il y a alors réduction

Question 12

Réducteur

Answer 12

Espèce capable de céder un ou plusieurs électrons. Il y a alors oxydation

Question 13

Couple rédox

Answer 13

ox/ red : ox + ne⁻ = red

Question 14

Dismutation

Answer 14

L’élément est à la fois réducteur et oxydant dans la même réaction

Question 15

Médiamutation

Answer 15

Une médiamutation est une réaction chimique dans laquelle les réactifs sont deux espèces différentes (nombre d’oxydation différent) d’un même élément chimique. Ces réactifs donnent comme produit une troisième espèce, toujours du même élément, mais dont le nombre d’oxydation est intermédiaire.
(réaction opposée de la dismutation)

Question 16

Lieu de l’oxydation

Answer 16

anode

Les électrons quittent l’anode, et le courant orienté vers l’anode est positif

Question 17

Lieu de la réduction

Answer 17

cathode

Les électrons arrivent sur la cathode, et le courant orienté vers la cathode est négatif

Question 18

Pile : ΔrG

Answer 18

À T, P constantes
ΔrG = - neF
où F la constante de Faraday
e la fem de la pile (orientée du - vers le +)
et n le nombre stœchiométrique d’électrons transitants

Question 19

Constante de Faraday

Answer 19

F = e*Na ≈ 96 500 C/mol
avec e ≈ 1.6e-19 C la charge élémentaire
et Na ≈ 6.02e23 mol⁻¹ le nombre d’Avogadro

Question 20

Relation de Nernst

Answer 20

E = E° + (RT/nF)ln( act(ox)/act(réd) )
≈ E° + (0.06/n)*log( act(ox)/act(réd) )
où n est le nombre d’électrons mis en jeu dans la demi-équation

Question 21

Constante d’équilibre d’une réaction (pile)

Answer 21

RT/F * ln K = n₁n₂(E₁° - E₂°)

Question 22

Couple O₂/H₂O

Answer 22

E = 1.23 - 0.06pH

Question 23

Couple H₂O/H₂

Answer 23

= Couple H⁺/H₂

E = - 0.06pH

Question 24

Couple Li⁺/Li

Answer 24

E° = -3 V

Question 25

Couple Zn²⁺/Zn

Answer 25

E° = -0.76 V

Question 26

Vitesse de réaction

Answer 26

v = 1/V * |dξ/dt| = | I | / nFV
avec n le nombre d’électrons mis en jeu dans la demi-équation et V le volume
I = jS avec j densité de courant et S la surface utile de l’électrode

Question 27

Propriétés courbes courant-potentiel

Answer 27

Point à courant nul : potentiel de Nernst
I > 0 : oxydation
I < 0 : réduction

Question 28

Courant limite de diffusion

Answer 28

Palier de courant dû à la diffusion
Cause : vitesse élevée donc consommation rapide des espèces et problème d’approvisionnement au voisinage de l’électrode
Valeur du courant limite proportionnelle à la concentration de l’espèce et à la surface d’électrode immergée

Question 29

Obtention d’une vitesse de réaction élevée

Answer 29

Prendre des couples avec des différences de potentiel les plus importantes possibles

Question 30

Potentiel mixte

Answer 30

Point où | ia | = | ic |

Si la valeur du courant au point de potentiel mixte est faible, la réaction est lente

Question 31

Définition de la pile

Answer 31

Convertisseur énergie chimique vers énergie électrique (= générateur)
Une pile n’est pas rechargeable

Question 32

Définition de la batterie

Answer 32

C’est une association série

Question 33

Définition de l’électrolyseur

Answer 33

Convertisseur énergie électrique vers énergie chimique : force une réaction spontanée

Question 34

Définition accumulateur

Answer 34

Dispositif électrochimique pouvant fonctionner en générateur ou en récepteur

Question 35

Définition de la fem

Answer 35

Tension en circuit ouvert

En débitant du courant, fem ≥ tension

Question 36

Capacité d’une pile ou d’un accumulateur

Answer 36

Charge maximale pouvant être débitée (en C ou en Ah = 3600 C)
Rem : 1 kWh = 3.6 MJ

Question 37

Tension délivrée par une pile

Answer 37

U = e - (ηa + |ηc|) - Ri
e correspond à la fem
(ηa + |ηc|) correspond aux surtensions (cinétique)
Ri correspond aux pertes ohmiques

Question 38

Bon générateur

Answer 38

fem élevée et surtensions faibles
En milieu aqueux le mur du solvant ne permet guère de dépasser 1.2 V pour la fem (en pratique plus grâce aux surtensions)

Question 39

Travail maximum récupérable

Answer 39

ΔG = We - T*Sc avec We ≤ 0 le travail donné à la résistance

| We | ≤ | ΔG |

Question 40

Tension de fonctionnement d’un électrolyseur

Answer 40

U = E + (ηa + |ηc|) + R*i

où U est la tension à appliquer

Question 41

Rendement faradique

Answer 41

r = charges ayant participé à la réaction (obtenues à partir de la masse produite) / charges ayant transité (q = I*t)
Souvent r proche de 100 % (pas de réactions parasites)

Question 42

Définition de la corrosion humide et facteurs l’amplifiant

Answer 42

Phénomène par lequel un métal ou un alliage s’oxyde en milieu aqueux
Facteurs amplifiant cette corrosion : présence de O₂ et d’eau de mer (ions forcent le transfert des charges)
Corrosion dans l’eau : sur longue durée, action de O₂ et sur courte durée, action de H₂O

Question 43

Zones sur diagramme potentiel-pH

Answer 43

immunité : domaine du métal
corrosion : oxydation en espèce soluble (disparition à terme)
passivité : oxydation en espèce solide (formation d’une croûte solide en surface pouvant protéger le métal)

Question 44

Colonne XVI du tableau périodique

Answer 44

Ce sont les chalcogènes

Question 45

Énergie d’ionisation

Answer 45

L’énergie d’ionisation d’un atome ou d’une molécule est l’énergie qu’il faut fournir à un atome neutre pour arracher un électron. Plus généralement, la nième énergie d’ionisation est l’énergie requise pour arracher le nième électron après que les n-1 premiers électrons ont été arrachés.