Les r actions en milieu aqueux

1. Les r�actions en milieu aqueux

2. Les propri�t�s g�n�rales des solutions une solution est un m�lange homog�ne de deux substances ou plus la substance pr�sente en plus grande quantit� est le solvant la substance pr�sente en moins grande quantit� est le solut� une solution peut �tre gazeuse (comme l�air), solide (comme un alliage) ou liquide (comme l�eau de mer) les solutions aqueuses sont de plus grand int�r�t pour nous

3. Les �lectrolytes et les non-�lectrolytes un �lectrolyte est une substance qui, dans l�eau, forme une solution conductrice de l��lectricit� un non-�lectrolyte est une substance qui, dans l�eau, forme une solution qui n�est pas conductrice d��lectricit� une solution conductrice d��lectricit� doit contenir des ions pour que le courant �lectrique passe d�une �lectrode � l�autre l�eau pure contient tr�s peu d�ions:

4. Les �lectrolytes et les non-�lectrolytes un �lectrolyte se dissocie pour former des ions en solution un �lectrolyte fort se dissocie en ions � 100% une fois dissous dans l�eau, par exemple, la polarit� des mol�cules d�eau aide � stabiliser les ions l�hydratation est le processus par lequel des mol�cules d�eau sont dispos�es d�une mani�re particuli�re autour des ions

5. Les �lectrolytes et les non-�lectrolytes les compos�s ioniques sont des �lectrolytes forts un acide fort est aussi un �lectrolyte fort car il se dissocie compl�tement en solution aqueuse un acide faible ne se dissocie pas compl�tement en solution aqueuse et est donc un �lectrolyte faible parce que la dissociation d�un �lectrolyte faible n�est pas compl�te, pour la m�me molarit�, une solution d�un �lectrolyte faible n�a pas une aussi importante conductivit� qu�une solution d�un �lectrolyte fort

6. Les r�actions de pr�cipitation une r�action de pr�cipitation est caract�ris�e par la formation d�un produit insoluble, i.e., un pr�cipit� une r�action de pr�cipitation implique habituellement des compos�s ioniques on peut pr�dire si un pr�cipit� va se former en connaissant la solubilit� des compos�s ioniques trois cat�gories: soluble, l�g�rement soluble, et insoluble

7. La solubilit� 1. Tous les compos�s de m�taux alcalins sont solubles. 2. Tous les compos�s d�ammonium sont solubles. 3. Tous les nitrates, les chlorates, et les perchlorates sont solubles. 4. La plupart des hydroxydes sont insolubles, sauf les hydroxydes de m�taux alcalins et l�hydroxyde de baryum. L�hydroxyde de calcium est l�g�rement soluble. 5. La plupart des chlorures, des bromures, ou des iodures sont solubles, sauf ceux qui sont form�s d�ions Ag+, Hg22+, ou Pb2+. 6. Tous les carbonates, les phosphates, et les sulfures sont insolubles, sauf ceux des m�taux alcalins et de l�ion ammonium. 7. La plupart des sulfates sont solubles. Le sulfate de calcium et le sulfate d�argent sont l�g�rement solubles. Le sulfate de baryum, le sulfate de mercure(II), et le sulfate de plomb sont insolubles.

8. La solubilit� Exemple: Dites si ces compos�s sont solubles, l�g�rement solubles, ou insolubles: (a) Ag2SO4 (b) CaCO3 (c) Na3PO4 (d) CuS (e) Ca(OH)2 (f) Zn(NO3)2 Solution: (a) l�g�rement soluble selon r�gle 7 (b) insoluble selon r�gle 6 (c) soluble selon r�gle 1 (d) insoluble selon r�gle 6 (e) l�g�rement soluble selon r�gle 4 (f) soluble selon r�gle 3

9. Les �quations ioniques il y a plusieurs fa�ons d��crire une r�action de pr�cipitation par exemple, est une �quation mol�culaire l��quation mol�culaire est utile car elle nous dit ce qu�on doit faire pour former le pr�cipit� cependant, l��quation mol�culaire est trompeuse car le BaCl2(aq), Na2SO4(aq), NaCl(aq) se dissocient tous dans l�eau et ne sont pas des mol�cules intactes

10. Les �quations ioniques une �quation ionique est plus pr�s de la r�alit� car elle repr�sente les compos�s ioniques sous forme d�ions libres dans notre exemple, Na+ et Cl- sont des ions spectateurs (ils ne participent pas � la r�action) l��quation ionique nette n�glige les ions spectateurs et n�indique que les esp�ces participant directement � la r�action

11. Les �quations ioniques Exemple: Dites quel pr�cipit� se formera au cours de la r�action suivante et donnez l��quation nette de cette r�action: Solution: Selon r�gle 4, l�hydroxyde d�aluminium est insoluble. L��quation mol�culaire est L��quation ionique est L��quation ionique nette est donc

12. Les r�actions acido-basiques acides/bases d�Arrhenius: un acide s�ionise dans l�eau pour donner des ions H+ une base s�ionise dans l�eau pour donner des ions OH- acides/bases de Bronsted: un acide de Bronsted est un donneur de protons une base de Bronsted est un accepteur de protons

13. Les r�actions acido-basiques dans l�eau, un proton, H+(aq), en r�alit� va s�associer avec une mol�cule d�eau pour former l�ion hydronium, H3O+(aq) on va utiliser H+(aq) et H3O+(aq) indiff�remment H+(aq) est plus commode H3O+(aq) est plus r�aliste l�ionisation d�un acide peut donc �tre �crite de deux fa�ons

14. Les r�actions acido-basiques parmi les acides de Bronsted, on trouve des acides qui peuvent lib�rer un, deux, ou trois protons, soit les monoacides, diacides, et triacides N.B. la fl�che double est utilis�e pour indiquer que l�acide est faible et que la dissociation n�est pas compl�te

15. Les r�actions acido-basiques les compos�s ioniques qui poss�dent des anions OH- sont des bases de Bronsted car l�ion OH- lib�r� peut accepter un proton l�ammoniac (NH3) est une base de Bronsted faible N.B. l�hydroxyde d�ammoniac, NH4OH, n�existe pas: en r�alit�, c�est une solution aqueuse d�ammoniac

16. Les r�actions acido-basiques Exemple: Dites si les esp�ces suivantes sont des bases ou des acides de Bronsted: (a) HBr, (b) NO2-, (c) HCO3-, (d) SO42-, (e) HI Solution: (a) acide: (b) base: (c) acide: base: HCO3-(aq) est amphot�re (acide et base) (d) base: (e) acide:

17. Les r�actions de neutralisation une r�action de neutralisation, la r�action entre un acide et une base, a la forme g�n�rale: acide + base sel + eau, o� le sel est compos� d�un cation autre que H+ et d�un anion autre que OH- ou O2- ex.; �quation mol�culaire: �quation ionique: �quation ionique nette:

18. Les r�actions d�oxydor�duction une r�action d�oxydor�duction implique le transfert d��lectrons chaque r�action d�oxydor�duction a un r�ducteur et un oxydant le r�ducteur donne les �lectrons l�oxydant re�oit les �lectrons ou, vu autrement, l�oxydant capte les �lectrons le r�ducteur perd les �lectrons

19. Les r�actions d�oxydor�duction ex.; la r�action 2 Ca(s) + O2(g) 2 CaO(s) est une r�action d�oxydor�duction Ca(s) est le r�ducteur O2(g) est l�oxydant il est utile de s�parer une r�action d�oxydor�duction en deux demi-r�actions r�action d�oxydation (perte d��lectrons): 2 Ca 2 Ca2+ + 4 e- r�action de r�duction (gain d��lectrons): O2 + 4 e- 2 O2- par n�cessit�, le nombre d��lectrons impliqu�s dans chaque demi-r�action doit �tre identique

20. Les r�actions d�oxydor�duction la r�action d�un m�tal avec un acide est une r�action d�oxydor�duction: m�tal + acide sel + H2(g) ex.; la somme des demi-r�actions est l��quation ionique nette

21. Les �tats d�oxydation pour des compos�s ioniques, le concept d�oxydation et de r�duction est �vident car on a un transfert complet d��lectrons pour des compos�s covalents, on a seulement un transfert partiel d��lectrons on introduit le concept d��tat d�oxydation l��tat d�oxydation d�un atome dans une mol�cule correspond � la charge qu�il aurait s�il y avait un transfert d��lectrons complet de l�atome moins �lectron�gatif � l�atome plus �lectron�gatif

22. Les �tats d�oxydation ex.; ex.; les chiffres qui apparaissent au-dessus des �l�ments sont les �tats d�oxydation une oxydation est l�augmentation de l��tat d�oxydation d�un �l�ment une r�duction est la diminution de l��tat d�oxydation d�un �l�ment une r�action d�oxydor�duction est donc n�importe quelle r�action o� il y a variation des �tats d�oxydation

23. Les �tats d�oxydation (r�gles) 1. Pour les �l�ments libres, chaque atome a un �tat d�oxydation �gal � z�ro. 2. Pour les ions monoatomiques, l��tat d�oxydation est �gal � la charge de l�ion. Tous les m�taux alcalins ont un �tat d�oxydation de +1 et tous les m�taux alcalino-terreux ont un �tat d�oxydation de +2, quel que soit le compos�. L�aluminium a un �tat d�oxydation de +3 dans tous ses compos�s. 3. L��tat d�oxydation de l�oxyg�ne dans la plupart des compos�s est -2; cependant, dans le peroxyde d�hydrog�ne (H2O2) et l�ion peroxyde (O22-), son �tat d�oxydation est -1.

24. Les �tats d�oxydation (r�gles) 4. L��tat d�oxydation de l�hydrog�ne est +1, sauf quand il est li� � un m�tal dans un compos� binaire. Dans ce cas, son �tat d�oxydation est -1. 5. Le fluor a un �tat d�oxydation de -1 dans tous ses compos�s. Les autres halog�nes ont des �tats d�oxydation n�gatifs lorsqu�ils apparaissent comme un ion halog�nure dans le compos�. Par contre, quand ils se combinent avec l�oxyg�ne, ils ont des �tats d�oxydation positifs. 6. Dans une mol�cule neutre, la somme des �tats d�oxydation de tous les atomes doit �tre z�ro. Dans un ion polyatomique, la somme des �tats d�oxydation de tous les �l�ments doit �tre �gale � la charge nette de l�ion.

25. Les �tats d�oxydation Exemple: D�terminez les �tats d�oxydation de tous les �l�ments des compos�s et des ions suivants: (a) Li2O, (b) Na2O2, (c) C6H12O6, (d) BaH2, (e) OCl-. Solution: (a) selon r�gle 2, Li est +1 selon r�gle 6 (ou 3), O est -2 (b) selon r�gle 2, Na est +1 selon r�gle 6 (ou 3), O est -1 (c) selon r�gle 3, O est -2 selon r�gle 4, H est +1 selon r�gle 6, C est 0 (d) selon r�gle 2, Ba est +2 selon r�gle 6 (ou 4), H est -1 (e) selon r�gle 3, O est -2 selon r�gle 6, Cl est +1

26. Les �tats d�oxydation

27. Les �tats d�oxydation les �l�ments m�talliques ont seulement des �tats d�oxydation positifs les �l�ments non-m�talliques peuvent avoir des �tats d�oxydation n�gatifs ou positifs les �l�ments repr�sentatifs (groupes IA � VIIA) ne peuvent pas avoir un �tats d�oxydation sup�rieur au num�ro de leur groupe les m�taux de transition ont habituellement plusieurs �tats d�oxydation possibles

28. La concentration des solutions la concentration d�une solution est la quantit� de solut� pr�sente dans une quantit� de solution donn�e la molarit� est le nombre de moles de solut� contenu par unit� de volume de solution (en litres) la molarit� est une propri�t� intensive

29. La concentration des solutions Exemple: Quelle est la concentration molaire d�une solution aqueuse contenant 1.77 g d��thanol (C2H5OH) dans un volume de 85.0 mL? Solution:

30. La dilution des solutions une dilution est le proc�d� qui diminue la concentration d�une solution lors d�une dilution, le nombre de moles d�un solut� ne change pas i.e., moles de solut� avant dilution = moles de solut� apr�s dilution i.e., Cinitiale Vinitial = Cfinale Vfinal

31. L�analyse gravim�trique l�analyse gravim�trique est une m�thode analytique bas�e sur la mesure de la masse d�un pr�cipit� qu�on forme pour �tre pr�cis, la r�action de pr�cipitation doit �tre compl�te, i.e., le pr�cipit� qu�on forme doit �tre tr�s peu soluble par exemple, pour savoir la quantit� de Cl- en solution, on ajouterait un exc�s de AgNO3 � la solution pour produire le pr�cipit� AgCl(s) si on p�se la quantit� de AgCl(s) produit, on peut calculer la quantit� de Cl-(aq) qui �tait en solution

32. L�analyse gravim�trique Exemple: Un �chantillon de 0.3220 g d�un compos� ionique contenant des ions bromure (Br-) est dissout dans de l�eau et mis en pr�sence de AgNO3 en exc�s. Si la masse du pr�cipit� de AgBr(s) form� est de 0.6964 g, quel est le pourcentage massique de Br dans le compos� initial? Solution: On a form� 0.6964 g de AgBr, soit On avait donc 0.003708 mol de Br- en solution, soit (0.003708 mol)(79.90 g/mol) = 0.2963 g. Le pourcentage massique du Br dans le compos� initial est donc

33. Les titrages acido-basiques dans un titrage, une solution d�une concentration pr�cise (la solution standard) est graduellement ajout�e � une solution de concentration inconnue jusqu�� ce que la r�action chimique entre les deux solutions soit compl�t�e, i.e., on a atteint le point d��quivalence d�termin� � l�aide d�un indicateur si on conna�t les volumes exacts de solution standard et inconnue, on peut d�terminer la concentration de la solution inconnue

34. Les titrages acido-basiques Exemple: Quelle est la concentration d�une solution d�acide ac�tique (CH3COOH) si son volume est 50.0 mL et qu�on a besoin de 27.2 mL d�une solution standard de NaOH � 0.245 mol/L pour la neutraliser? Solution:

35. Les titrages acido-basiques Exemple: Combien de millilitres d�une solution de H2SO4 � 1.28 mol/L sont n�cessaires pour neutraliser 60.2 mL d�une solution de KOH � 0.427 mol/L? Solution: N.B. H2SO4 est un diacide, donc 2 moles de KOH sont stoechiom�triquement �quivalentes � 1 mole de H2SO4.