Cours de thermodynamique et cinétique chimique PACES (première année de médecine)

Thèmes abordés

Cours de thermodynamique et cinétique chimique PACES, thermodynamique, cinétique chimique, équilibres chimiques, entropie absolue

Résumé du document

- Thermodynamique = réalité observable, niveau macroscopique = modif NRJ pdt réaction, liées aux prop microscopiques des atomes.
- Système = partie de l'univers à étudier = ouvert (échanges matière + NRJ) ou fermé (NRJ) ou isolé (aucun échange).
- Equivalence travail-NRJ = 1 calorie (qté chaleur pour élever de 1°C 1g d'eau) = 4,18J (Joule = qté chaleur équivalent au travail produit par déplacement 1m du pt d'application d'une force de 1N ds sa direction).

Extraits

[...] ad Qc = C D cas d'un système à plusieurs phases, on définit l'activité d'un constituant ai telle aa . ab A B que ai=γi.Xi (avec γi=coeff d'activité et Xi=grandeur intensive=fraction molaire χi ou pi pour gaz ou concentration molaire) Qc > K : trop de produits, sens inverse, ΔGR>0 / Qc = K : équilibre / Qc 0 : si Kp2>Kp1 sens direct endothermique Réaction exothermique, ΔH°0, α et β ordres partiels (ordre total = somme ordre partiels) Réaction élémentaire = choc efficaces entre 2 molec réactives (ordres partiels = coeff stoechio, et ordre global = molécularité) Molécularité = somme des coeff stoechio Ordre global = origine purement expérimentale, pour réaction A produits : Ordre 0 : vitesse indpdte de v=k et variation linéaire Ordre 1 : et [A0].e-kt t1/2=Ln2/k (détermination : si linéaire) Ordre 2 : (ou et t1/2=1/k[A0] (détermination : si linéaire) Détermination de la loi de vitesse pour la méthode des vitesses initiales = trouver proportionnalité entre v et [réactifs] Facteurs intervenant sur la vitesse des réactions : v doublée pour élévation 10°C car v croît exponentiellement ac (Lnk=f(1/T) linéaire) Facteur géométrique = théorie des collisions v proportionnelle à [réactifs] proba choc) Facteur énergétique = seuls les chocs libérant une certaine NRJ d'activation Ea conduisent aux produits Relation d'Arrhenius : k = A.e-Ea/RT Lnk = -Ea/RT + LnA k1 T 1T 2 k Ea . [...]

[...] ln 1 ou = exp Entre 2 : Ea = R. [...]

[...] p d Kp = C D avec pi = pression partielle = (ni/nT).PT ni/nT = fraction molaire χi pa . pb A B Ne dpdent que de la Kp = Kc.(RT)Δn gaz , R = 8,31 J/K/mol = 0,082 L.atm/mol/K ac . [...]

[...] THERMODYNAMIQUE ET CINETIQUE CHIMIQUE Thermodynamique Introduction Thermodynamique = réalité observable, niveau macroscopique = modif NRJ pdt réaction, liées aux prop microscopiques des atomes Système = partie de l'univers à étudier = ouvert (échanges matière + NRJ) ou fermé (NRJ) ou isolé (aucun échange) NRJ = capacité d'un système à fournir du travail façons de la modifier (agir qté matière, ou en exerçant un travail le syst ΔW=-PextΔV) Equivalence travail-NRJ = 1 calorie (qté chaleur pour élever de 1g d'eau) = 4,18J (Joule = qté chaleur équivalent au travail produit par déplacement 1m du pt d'application d'une force de 1N ds sa direction) Variables d'état macroscopiques = extensives (proportionnelles qté mat, additives) + intensives (indpdtes qté matière, non additives) Etat d'un syst peut être décrit par 3 variables grâce à PV=nRT Fonction d'état = des variables d'état différentielle totale exacte dF ne dépend que de état initial 1 et état final 2 (on utilise δW et δQ pour celles qui ne sont pas des d'état) 2 dF = dy dF = F F 1 (cycle ΔF=0) 1 Transformations isotherme cste), isobare cste) ou isochore cstt) Conventions : NRJ = variable intensive x extensive, en mécanique Ep=P.h et si syst reçoit NRJ alors W et Q > 0 Principe 0 de la thermo (équilibres = variables d'état identiques en tt pt du syst et invariables) = 2 syst en eq thermique ac un 3e st en eq thermique entre eux + 2 syst en eq thermique st à même Premier principe de la thermodynamique = NRJ interne Enoncés = NRJ syst isolé cste + qté NRJ échangée ss forme de travail et chaleur est cste et est égale à la variation d'NRJ interne ΔU=W+Q U d'état ac dU=δW+δQ Chaleur de réaction à T = NRJ calorifique échangée lorsque réactifs ont réagi pour former produits (à amener à même A volume cstt : dU=δW+δQ=δQ ΔU=QV endothermique endo, Enthalpie standard ΔH°T=ΔH pr réactif à l'état standard Capacité calorifique = indicateur de la capacité ac laquelle une substance emmagasine de l'NRJ sous forme de chaleur (=qté chaleur pour augmentation de ou 1K) = T2 Cp. [...]