Spé. Physique-Chimie · Terminale · cours rédigé et vérifié par Claryo, conforme au Bulletin officiel
Ce formulaire rassemble les outils de base de la chimie quantitative, indispensables à tout exercice. La quantité de matière n, exprimée en moles, est le pivot de tous les calculs. On la relie à la masse par n = m/M (avec M masse molaire en g/mol), au volume d'une solution par n = C \times V (avec C concentration molaire en mol/L), et au volume d'un gaz par n = V/V_m ou par la loi des gaz parfaits. La masse molaire d'un composé se calcule en sommant les masses molaires atomiques pondérées par les indices de sa formule.
Pour décrire l'évolution d'une transformation, on construit un tableau d'avancement : il donne, pour chaque espèce, les quantités de matière à l'état initial, en cours de réaction et à l'état final, en fonction de l'avancement x. L'avancement maximal x_{\max} est atteint lorsque le réactif limitant est entièrement consommé. Ce cadre permet de prévoir la composition d'un système et de calculer un rendement.
La concentration peut être molaire (C en mol/L) ou massique (C_m en g/L), reliées par C_m = C \times M. La loi des gaz parfaits PV = nRT relie pression, volume, quantité de matière et température, à condition de travailler en unités SI (pascals, m^3, kelvins).
Quantité de matière : n = \dfrac{m}{M} ; n = C \times V ; n = \dfrac{V}{V_m}. Concentrations : C = \dfrac{n}{V} (mol/L) ; C_m = \dfrac{m}{V} (g/L) ; C_m = C \times M. Gaz parfait : PV = nRT, R = 8{,}314 J·mol^{-1}·K^{-1}. Avancement : n_i = n_{i,0} - \nu_i x (réactif) ou + \nu_i x (produit). Conversions : T(K) = \theta(°C) + 273{,}15 ; 1 L = 10^{-3} m^3.
Tout calcul de chimie quantitative commence par convertir les données dans les bonnes unités, puis par calculer une quantité de matière. Pour un problème de composition, dresser un tableau d'avancement, identifier le réactif limitant et x_{\max}. Pour un gaz, vérifier que P, V, T sont en unités SI avant d'appliquer PV = nRT. Toujours conclure avec l'unité et un nombre de chiffres significatifs cohérent avec les données.
Ne pas oublier de convertir mL en L et °C en K. Distinguer concentration molaire (mol/L) et concentration en masse (g/L). Pour la loi des gaz parfaits, V doit être en m^3 (et non en L) si P est en Pa. La masse molaire se calcule avec les indices de la formule (ne pas oublier le 2 dans H_2O). L'avancement maximal n'est pas forcément donné par le réactif présent en plus petite quantité, mais par le rapport n_{i,0}/\nu_i le plus faible.
Ces relations sont mobilisées dans presque tous les exercices de chimie. Apprends-les par cœur avec leurs unités. Sache enchaîner masse vers quantité de matière vers concentration sans hésitation. Maîtrise le tableau d'avancement et la détermination du réactif limitant. Vérifie systématiquement l'homogénéité des unités, notamment pour les gaz parfaits : c'est une source d'erreur fréquente et facilement évitable.