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Chapitre 3. Univers Matériel Section 2. Les propriétés de la matière (Manuel p. 229-249) Section 3. Les transformations de la matière (Manuel p. 253-274)

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1 Chapitre 3. Univers Matériel Section 2. Les propriétés de la matière (Manuel p ) Section 3. Les transformations de la matière (Manuel p ) Propriétés caractéristiques (physiques et chimiques) Propriétés des solutions (concentration/dilution) Transformations chimiques/Énergie

2 Propriétés caractéristiques vs non-caractéristiques Physiques vs chimiques 1.Propriétés caractéristiques : Propriétés qui permettent didentifier précisément une substance. 2.Propriétés non-caractéristiques : Propriétés qui ne permettent pas didentifier précisément une substance. 3.Propriétés physiques : On peut lobserver ou la mesurer sans modifier la nature dune substance 4.Propriétés chimiques : Décrivent la façon dont deux substances réagissent au contact lune de lautre.

3 Propriétés caractéristiques vs non-caractéristiques Physiques vs chimiques Propriétés PhysiquesChimiques Couleur Texture Goût État (gazeux, liquide, solide) Ductilité Malléabilité Point de fusion Point débullition Masse volumique Conductibilité électrique Solubilité Dilatation thermique Etc. Combustibilité Réaction au contact de leau Réaction au contact dun acide Réaction à la corrosion Réaction au contact dune flamme Etc. Couleur Texture Goût État (gazeux, liquide, solide) Ductilité Malléabilité Point de fusion Point débullition Masse volumique Conductibilité électrique Solubilité Dilatation thermique Etc.

4 Propriétés physiques caractéristiques 1. Point de fusion 2. Point débullition 3.Masse volumique 4.Solubilité Exemples : 1.Les ailes dune navette spatiale recouvertes de tuiles de silice (point de fusion de 1260 C). 2.Le fil de plomb dans les fusibles (point de fusion de 327 C). 3.Lhuile pour frire les aliments a un point débullition de 200 C, ce qui permet de cuire à une température plus élevée que dans leau. Point de fusion Point débullition

5 1. Point de fusion 2. Point débullition 3. Masse volumique 4.Solubilité Propriétés physiques caractéristiques Pour un même volume, deux substances pure différentes nont pas un poids identique. Ex : Un cm 3 de plomb et un cm 3 de paraffine. Pb Pa 0,9 g 11,4 g

6 Masse volumique Calcul : ρ = m/v où- ρ = masse volumique (g/mL ou g/ cm 3 ) - m = masse de substance - v = volume de substance (mL ou cm 3 ) Exemple : Calculez la masse volumique de lacétone en vous basant sur les données de laboratoire suivantes. 62 mL dacétone 48,98 g dacétone ρ = m/voùm = 48,98 g v = 62 mL ρ = 48,98 g / 62 mL ρ = 0,79 g/mL Donc, la masse volumique de lacétone est de 0,79 g/mL

7 Mesures de volumes On utilise les millilitres (mL) pour les mesures de volumes de liquides ou de gaz. On utilise les cm 3 pour les mesures de volumes de solides. 1 mL = 1 cm 3 ATTENTION : Les grammes (g) sont des mesures de masse et non de volumes.

8 Propriétés caractéristiques Propriétés non caractéristiques Propriétés physiquesPropriétés chimiques conductibilité électrique conductibilité thermique magnétisme point de fusion point débullition masse volumique (g/mL ou g/cm 3 ) Les propriétés caractéristiques, quelles soient physiques ou chimiques, caractérisent une substance donnée et, la plupart du temps, en permettent lidentification. Le fait quune substance ou un groupe de substances réagisse chimiquement avec une substance donnée. Papier tournesol rouge ou bleu Indicateurs chimiques (ADN p. 228)

9 Propriétés chimiques caractéristiques 1.Propriété caractéristique chimique : Décrivent la façon dont deux substances réagissent au contact lune de lautre. 2.Indicateurs : Substances qui réagissent chimiquement en présence dune substance donnée. Un indicateur provoque une réaction facilement détectable (effervescence, précipité, variation dénergie, etc.). Les réactions à des indicateurs sont caractéristiques de la présence dune substance en particulier. Elles permettent donc de lidentifier (propriété caractéristique). Liste des indicateurs utilisés au secondaire : MANUEL P ADN P. 228

10 Propriétés chimiques caractéristiques Exemples dindicateurs : Indicateur : Papier tournesol bleu Réaction chimique (acide avec papier tournesol) Papier devenu rouge : Détection de la présence dun acide

11 Propriétés chimiques caractéristiques Indicateur : Phénolphtaléine Ajout de gouttes de phénolphtaléine : réaction chimique La réaction chimique a changé la couleur de la solution Détection dune base Solution inconnue

12 Propriétés chimiques caractéristiques Indicateur : Lugol Sirop de maïs Ajout de gouttes de lugol : réaction chimique La réaction chimique a changé la couleur de la solution Détection damidon

13 Réactions chimiques Exemple : combustion du méthane CH 4 + O 2 CO 2 + H 2 O RéactifsProduits

14 Équilibre dune réaction chimique La quantité des réactifs doit être exactement la même que chez les produits. CH 4 + O 2 CO 2 + H 2 O RéactifsProduits C : 1 H : 4H : 2 O : 2O : 3 Cette réaction nest pas équilibrée, puisque les quantités dhydrogène (H) et doxygène (O) ne sont pas les mêmes dans les réactifs et les produits.

15 Équilibre dune réaction chimique CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O RéactifsProduits C : 1 H : 4 O : 4 Cette réaction est équilibrée, puisque les quantités de carbone (C), dhydrogène (H) et doxygène (O) sont les mêmes dans les réactifs et les produits.

16 Équilibre dune réaction chimique (méthode) 1.Identifier les différents types datomes des deux côtés de léquation chimique (réactifs et produits). 2. Déterminer le nombre de chaque atome des deux côtés de la réaction. 3.Débuter lattribution de coefficients devant la molécule la plus simple de léquation (contenant le moins datomes différents). 4.Continuer lattribution de coefficients en tentant de toujours équilibrer le nombre datomes des deux côtés de léquation. CH 4 + O 2 CO 2 + H 2 O RéactifsProduits CC HH OO RéactifsProduits C : 1 H : 4H : 2 O : 2O : 3 RéactifsProduits C : 1 H : 4H : 2 O : 4O : 3 CH 4 + 2O 2 CO 2 + H 2 OCH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O RéactifsProduits C : 1 H : 4 O : 4

17 Équilibrez léquation chimique suivante Fe + O 2 Fe 2 O 3 4Fe + 3O 2 2Fe 2 O 3

18 Propriétés des solutions **Rappel : Une solution est un mélange homogène formé de un ou plusieurs solutés et dun solvant. EauSel += Eau salée SolvantSoluté Solution Dissolution Soluté : La substance qui est dissoute par le solvant. Solvant : La substance dans laquelle le soluté est dissous.

19 La concentration dune solution (manuel p. 245 à 263) La concentration est le rapport entre la quantité de soluté utilisée et la quantité totale de solution. Exemples : Jus très sucré vs peu sucré : Il y a moins de sucre (soluté) dissous dans le jus peu sucré. Eau très salée vs eau peu salée : Plus il y a de sel (soluté)dissous dans leau, plus elle sera salée. Solvant Soluté Concentration faible Concentration élevée

20 La concentration et les changements de phases Lajout dun soluté dans un solvant a un effet sur les températures de fusion et débullition des solutions crées. Exemples : Plus on ajoute de particules de soluté dans leau, plus sa température débullition augmentera. Leau pure bout à 100C, mais en y ajoutant un soluté (du sel par exemple), sa température débullition sera supérieure à 100C. Lajout de soluté dans leau (du sel par exemple) fait diminuer sa température de fusion. Leau pure gèle à 0C, mais leau de mer (eau salée) gèle à -2C. Cest dailleurs pour cette raison que lon épand du sel sur nos routes lhiver (lajout sun soluté dans leau diminue sa température de fusion ce qui lempêche de geler à nos froides températures dhiver).

21 Le calcul des concentrations Solvant (1L) Soluté Concentration faible Concentration élevée Il est possible de quantifier la quantité de soluté dissous dans une solution : on dit alors quon calcule la concentration de la solution.

22 Le calcul des concentrations Il existe deux façons dexprimer la concentration de solutions : 1. Concentration exprimée en unités de masse et de volume. Unité utilisée : g/L (gramme de soluté par litre de solution) 2. Concentration exprimée en pourcentage. Unités utilisées : - % V/V (pourcentage volume/volume) - % m/V (pourcentage masse/volume)

23 Le calcul des concentrations en unités de masse et de volume (g/L) Exemple : On dissout 75g de MgCl 2 dans 500 mL deau pour la préparation dune solution de dichlorure de magnésium. Quelle est la concentration de cette solution en g/L? ÉquationDonnéesCalculs

24 Le calcul des concentrations en pourcentage (% V/V) Exemple : On verse 50 mL dacide acétique dans 200 mL deau pour la préparation dun vinaigre. Quelle est la concentration finale en % V/V de cette solution dacide acétique? ÉquationDonnéesCalculs ***N.B. : Il est important de sassurer que les deux volumes utilisés (soluté et solution totale) soient exprimés sous la même unité (mL et mL ; L et L ; etc.).

25 Le calcul des concentrations en pourcentage (% m/V) Exemple : On dissout 15g de CaCl 2 dans 325 mL deau pour la préparation dune solution de dichlorure de calcium. Quelle est la concentration finale en % m/V de cette solution ? Équation DonnéesCalculs

26 La dissolution Dissolution : Laction de mélanger complètement un ou plusieurs solutés avec un solvant afin de former une solution. Exemple : Dissolution de 351g de sel dans 1000 mL deau 351 g mL 1000 mL = 1000 g (dans le cas de leau) + = Eau salée masse = 1351g volume = 1129 mL Masse de la solution = masse du soluté + masse du solvant Volume de la solution : Négale pas la somme des deux volumes (soluté et solvant) *** pourquoi??

27 La dissolution À létat solide, les particules de sel (Na et Cl) sattirent lune-lautre. Lorsquon met le sel en présence deau, lattirance des particules de sel devient plus forte envers les molécules deau quentre elles. Ceci a alors pour effet de dissoudre le sel dans leau. Les particules de sel se retrouvent alors toutes entourées de molécules deau (dans les espaces entre les particules deau). Ce qui explique pourquoi le volume total de la solution négale pas la somme soluté + solvant. Cest quand toutes les particules deau disponibles sont occupées par des particules de sel que celui-ci précipite (formation de particules solides). *** solution saturée

28 Phénomènes liés à la dissolution 1.Certaines substances sont insolubles dans des solvants. Lhuile est insoluble dans leau, parce que lattirance de ses particules entre elles-mêmes est plus forte que lattirance quelles ont envers les molécules deau. 2.Solution saturée : Solution dans laquelle un soluté ne plus se dissoudre (à une température précise). Solution non saturée Solution saturée Précipité (particules de sel solides)

29 On peut augmenter le taux de dissolution dun soluté de trois façons : 1.Augmenter la surface de contact du soluté (un gros bloc de sel se dissous moins rapidement que du sel en poudre) 2.Agiter la solution (augmentation des contacts solvant-soluté) 3.Augmenter la température su solvant (plus de mouvement des particules = plus de contacts solvant-soluté) Phénomènes liés à la dissolution

30 La solubilité Solubilité : La quantité maximale de soluté pouvant être dissoute dans un volume donné de solvant, ce qui permet lobtention dune solution saturée. (Tableau des solubilités de plusieurs substances : Manuel p. 239). Laugmentation de la température augmente la solubilité dune substance. Soluble Soluble : Se dit dune substance qui peut être dissoute dans un solvant. Insoluble Insoluble : Si dit dune substance qui ne peut être dissoute dans un solvant. Substance hydrosoluble : Substance qui se dissous dans leau. Ex : sel, sucre, vitamine C, etc. Substance liposoluble : Substance qui se dissous dans des solvants gras (lipides). Ex : huile, vitamine D, certains pesticides, métaux lourds, etc.

31 Préparation dune solution à concentration donnée. Exemple : Vous devez préparer 300 mL dune solution de CaCl 2 dont la concentration est de 3 g/L (votre solvant est leau). Questionnement : 1.Combien de soluté dois-je dissoudre dans 300 mL de solvant ? 2.Comment précéder quand je sais quelle quantité de solvant dissoudre? ou ??

32 Préparation dune solution à concentration donnée. Étapes à suivre : 1.Calculer la quantité de soluté à ajouter à la solution selon la concentration demandée. ÉquationDonnéesCalculs

33 Préparation dune solution à concentration donnée. Étapes à suivre : 1.Calculer la quantité de soluté à ajouter à la solution selon la concentration demandée. 0,9g 2.À laide dune balance, peser 0,9g de CaCl 2. 3.Déposer le CaCl 2 dans un ballon jaugé de 300 mL 4.Ajouter environ 150 mL (la moitié du total) deau dans le ballon jaugé. 5.Agiter jusquà dissolution complète du CaCl 2. 6.Compléter la solution jusquà 300 mL avec de leau. Mélanger

34 La Dilution La dilution est un procédé qui permet dobtenir une solution finale dune concentration inférieure à celle de la solution de départ. Exemple : Une canne de concentré (250 mL) de jus de pomme contenant 40 g/L de sucres : En mélangeant le contenu de cette canne à trois cannes deau (3 X 250 mL = 750 mL), on fait passer le volume final de la solution de jus à 1000 mL. On se retrouve alors avec une concentration finale de sucres à 10 g/L. JUS 40 g/L de sucre 250 mL 10 g/L de sucre 1000 mL JUS

35 La Dilution Solution de départ : Dans 1 L total Concentration = 4 g/L Concentration = 2 g/L Solution diluée : Dans 2 L total

36 Le calcul de quantités recherchées lors de dilutions Exemple : On mélange 200 mL de solution de NaCl de concentration initiale 50g/L à 800 mL deau. Nous avons donc dilué notre solution de NaCl, puisquen ajoutant de leau, la concentration sera diminuée. ***Quelle est la concentration finale de la solution produite? 200 mL Volume total : 200 mL mL deau = 1000 mL 50 g/L Comme jai dilué ma solution initiale dans un volume final 5 fois plus grand, jai diminué ma concentration de NaCl de 5 fois. Donc, la concentration finale de NaCl est de 10 g/L.

37 Formule : C 1 V 1 = C 2 v 2 Où : C 1 = Concentration de la solution initiale V 1 = Volume à prélever de la solution initiale C 2 = Concentration de la solution finale V 2 = Volume de la solution finale Le calcul de quantités recherchées lors de dilutions Exemple : On mélange 200 mL de solution de NaCl de concentration initiale 50g/L à 800 mL deau. Nous avons donc dilué notre solution de NaCl, puisquen ajoutant de leau, la concentration sera diminuée. ***Quelle est la concentration finale de la solution produite? ÉquationDonnéesCalculs

38 ***Attention : Les unités de concentration (C 1 et C 2 ) doivent être les mêmes ainsi que les unités de volumes (V 1 et V 2 ).*** Exemple : C 1 et C 2 sont exprimées les deux en % m/V et V 1 et V 2 sont exprimés les deux en mL. Si, par exemple, C 1 est exprimée en g/L et C 2 est en % m/V, on doit transformer lune des deux équations pour les obtenir les deux dans la même unité (les deux en g/L ou les deux en % m/V).

39 Le calcul de quantités recherchées lors de dilutions Exemple : On veut préparer 600 mL dune solution à concentration finale de 30 g/L de NaCl. Quel volume de NaCl de concentration initiale 100 g/L devrez vous utiliser et quel volume deau aurez-vous à ajouter? ÉquationDonnéesCalculs Réponse :- Je dois utiliser 180 mL de la solution de départ de NaCl. - Je complète alors ma solution avec 420 mL deau pour obtenir ma solution finale à 30 g/L de NaCl (420 mL deau mL de NaCl = 600 mL final).

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