COURS CHIMIE

REPUBLIQUE ALGERIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE BAOJI MOKHTAR – ANNABA – FACULTE DE MEDECINE DEPARTEMENT DE MEDECINE COURS DE CHIMIE GENERALE ET MINÉRALE PREMIERE ANNÉE MEDECINE M. F. HALAIMIA 2 COURS DE CHIMIE G Sni* to View l/ STRUCTURE DE LA MATIERE 1-1/ LES CONSTITUANTS DE L’ATOME 1-1/ Définitions a/ L’atome: du grec atomos indivisible, insécable ; qté de matière infiniment petite de: m = 10-26kg etrzl A = 10-10m. de 105 éléments différents classés dans un système dont la référence est l’isotope 12 du carbone . L’atome est constitué d’un noyau composé de nucléons : les protons (p) de charge électrique et les neutrons (n) de charge nulle; autour du noyau les électrons (e) de charge 1 élément X sera noté: AZX , Où A : nombre de masse et Z numéro atomique ou nombre de charge (indique le nombre de protons en premier lieu). atomes de 0; 1 moles de molécules 02 contient N molécules 02; 1 moles d’ions O- contient N ions ON : nbre d’Avogadro. Unité de masse atomique (uma) . c’est la masse d’un atome réel et elle est égale au 1/12 de la masse de l’isotope 12 du carbone; 1 uma = = I . 66×10-23 kg. L amasse atomique (moléculaire) d’un élément (d’une molécule) – masse d’une mole d’atomes de cet élément (masse d’une molécule). Exemples: Sodium Na :23 g ; Hydrogène H : 1 g ; NaOH : 23 + 16 + 40 g d/ Lois d’Avogadro: Un même nbre de particules gazeuses occupe le même volume V dans les mêmes conditions de temp. t pression et par suite les moles de n’importe quelle substance gazeuse occupe le même volume; ainsi, le volume occupé par 1 mole d’oxygène (02) atm. etT=273K (COC) IL. 02 pèse 1. 43 g. V = 32/1. 43 = 22. 4 L ou : RT V = n RT/P – 1×0-082×273 – 22. 4 L. Alors, 1 mole de n’importe quel gaz occupe dans les CN un olume de 22. 4 L. Volume molaire : c’est le volume d’une mole de substance Ex: 1 mole H20 gaz occupe 22. 4 L (CN); 1 mole de H20 Liq (soit 18 g) occupe 18 ml_ e/ Corps pur : substance c PAGF 32 mes ou de molécules mélange hétérogène est constitué de deux ou plusieurs phases, EX : H20 + huile. -2/ MISE EN EVIDENCE DES CONSTITUANTS DE L’ATOME plusieurs expériences ont montré que l’atome est constitué de plusieurs particules: protons, neutrons, électrons. a/ L’électron: 1 tube de verre pore 2 électrodes + et – , on applique 1 d. d. p de 50000 volts et ensuite plus. Une ompe à vid baisse la pression à l’intérieur du tube: on observe un filet de rayons lumineux, appelés « rayons cathodiques »; on montrera qu’ils sont constitués d’électrons arrachés à la cathode par le champs très fort créé par la d. . p – Ces rayons se propagent en ligne droite: -Ces rayons transportent de l’énergie: Le rayonnement possède une énergie cinétique, donc constitué de particules ayant une masse. – Le rayonnement est dévié par un champs électrique E ou par un champs magnétique B : 4 Ceci implique que les particules du rayonnement cathodique sont chargées électriquement et de igne négatif (prouvé par les sens de E, de B et de la déviation). b/ Calcul de e/m . Expérience de J. J.

Thomson (1895) L’électron e pénètre avec une vitesse Vo dans le condensateur où il est soumis à la force électrique FE telle que q E = – eE, FE parallèle à oy L’électron e est dévié par le cham s électrique suivant une parabole 1/2( vy. t2 PAGF 3 OF è Yo 1/2 ) ; tg a Yo/U2 WD è e/m Y. V02/ E. L. D La seule inconnue est Vo qui sera calculée dans l’expérience qui suit : c/ Déviation de l’électron dans un champs magnétique Faisons agir à la place du champs électrique E, un champs magnétique d’intensité B. Expérimentalement, on a trouvé : e/me = 1 . 59×1011 coulomb/ kg. d/ Détermination de la charge de l’électron (expérience de Millikan) -Rayons X : (RX) pour ionlser les gouttelettes d’hulle, (les gouttelettes prennent une charge q>O) – Microscope : pour suivre le mouvement d’une gouttelette 6 La force de Stocks s’oppose au mouvement de la gouttelette. La poussée d’Archimède s’oppose au poids. Les rayons RX ionisent les gouttelettes d’huile qui deviennent chargées. De (1) on tire : r = (g. q. Vo/2pg)1/2 On a : FE FS + P c’est à dire : qE 61TnrVo + mg La relation (1) donne : mg = 6rrnrVo 6rrnr mg/Vo

Ce qui donne : qE = (mgV’o/ Vo) + mg q mg/E(1 + V’o/ Vo) 7 On procède plusieurs fois au calcul de q – q’ et la plus petite différence obtenue sera la char e de l’électron . e • = -l . 602XlO-l u proton = + I 2 du proton I -67239×10-27 kg 1. 00727 uma Charge du proton = + 1. 602×10-19 C f/ Le neutron (expérience de Chadwik) Le bombardement du bérylium : 4Be par des particules a donne un rayonnement de particules neutres et très pénétrantes, il s’agit du neutron : Ion 2+ 2He à 166C + on Masse du neutron : I . 6747×10-27 kg = 1. 00866 urna g/ SEPARATION DES ISOTOPES ET MESURE DES MASSES

MOLECULAIRES SPECTROGRAPHE DE BAINBRIDGE 8 Applications :-Déterminati PAGF s 2 masses atomiques et perte de masse et inversement. Ces expressions sont traduites par la relation d’Einstein : OE = Où C (vitesse de la lumière) = 299793×108 m/s 3×1 08 m/s On définit aussi l’énergie moyenne de liaison par nucléon : Em – El / A , A = nbre de masse Unités d’énergie : L’énergie est généralement exprimée en joules O), mais en pratique on utilise aussi l’électronvolt : (eV) et ses multiples : 1 eV = énergie cinétique prise par 1 électron sous une différence de potentiel de 1 volt.

W = Iq IV = 1. 02×10-19 cx1V – 1. 602×10-19 J 1 1. 602×10-19 J et 1 méga électronvolt = 106 eV Donc d’après le principe d’équivalence masse-énergie, 1 uma 1. 66×10-27 kg lui correspond un équivalent en énergie de : E m. C2 1,66×10-27 1. 492×10-101, c’est-à- dire : 1. 492×10-10 / 1. 602×10-19 = 9. 31×108 ev 931 Mev. 1 urna 931 MeV Exemples : Calculons l’énergie de liaison du lithium 73Li : 10 A cette différence de masse correspond un équivalent en énergie de : AE = am(C2) = o. 4044X1. 66×10-27x(2. 997gax108 = 6. 03XIO-12J ou : 931xo. 04044 = 37. 65 tvtev 1-4/ Rayonnements et quantification de l’énergie Introduction : Certains nuclides instables émettent spontanément des radiations. Ils sont ins s’accompagne de réactions qui ne peuvent être modifiées par aucune intervention exterieure (température, pression,…. ) L’expérience ci-dessous montre l’existence de 3 types de rayonnements : a, p , V. On voit que a et ont une charge électrique, Y n’est pas chargé. / LES TROIS TYPES DE RAYONNEMENT a/ Rayonnement a Ce sont des noyaux d’hélium (42He2+) expulsés et la réaction s’écrit à 42He2+ A-4Z-2N2 Le rayonnement a est très ionisant et peu pénétrant. Rayonnement a A diminue de 4 unités et Z de 2 unités Exemple : 238 921_1 à 42He2+ + 23490Th ; 210 84 po à 42He2+ + 20682Pb b/ Rayonnement Ce sont des électrons négatifs né atons : p- ) ou positons ( négatons : ) PAGF 7 OF Les rayonnements y sont plus pénétrants que a et et moins ionisants.

Remarque A côté de la radioactivité naturelle ( radioéléments : thorium , neptunium, uranium et actinium) générateurs d’une série radioactive, il existe une radioactivité artificielle obtenue au labo par Fréderic Joliot Curie et Rutherford 14 + a à 1780 + Ip (Rutherford) 12 21 FISSION ET FUSION a/ Fission : C’est la rupture de certains noyaux en deux fragments ous l’impact d’un projectile (neutron en général) et libération d’une grande énergie E.

La reaction se poursuit en chaîne. à 235921′ + 14657La + 17 35ar 310n+E N. B : La fission est contrôl 2 acteurs nucléaires et pas – dans la relation en (1) exprime la décroissance en Nt dans le temps.

L’intégration de (1) entre les bornes No, Nt et O, t donne : Soit : Ln Nt / No = —R t ou : Nt e-Xt On voit bien que la désintégration est une fonction qui décroit d’une manière exponentielle avec le – Période ou temps de 1/2 réaction d’une substance radioactive • C’est le temps désigné par T ou tl/2 au bout duquel la moitié du adioélément s’est désintégrée, c’est-à-dire que : Nt -No / 2 et par suite (3) s’écrit : NO/2 = NO e-XT soit : T -1/ À Ln 2/À=cLn2 -Expression de la vitesse de réaction : La quantité des individus radioactifs qui se désintègrent par unité de temps s’appelle l’activité A du radioélément et est obtenue à partir de (3) : dNt / dt – -À NO e-Àt = C’est précisément la quantité A = Nt qu’on appelle actvité -Activité initiale AO PAGF OF Cherchons la constante de désintégration h. n utilisant la relation de l’activité : 2,7×1 015 particules a ou 2,7×1 015 atomes X (puisque chaque atome X émet 1 particule a) et donc près une heure de temps, il reste : Nt = No – 2. 7×1015 , No désigne la quantité initiale de la substance X. soit alors : Nt = ( NO – 2,7×1015 ) = NO e-Xt , t- l/t Ln No/(No – 2. 7×1015 ) NO = 6. 02X1023 X10-5 / 21 1 = 2. 85X1016 X (1/1)xLn 2. 85×1016 – 2. 7×1015 ) Ln 285×1015 / (28. 5X1015 – ) = un 285/25. 8 – 11. 046 h-l et donc : ln 1/11. 046 h. l 0. 0905 heures tl/2 – I/X Ln 2 = o. ogosxLn2 = 0. 0662 heures = 225. 82 secondes = 3. 763 minutes Exercice 2 L’élément Polonium 21 084 Po de constante radioactive est le siège de différentes réactions indiquées dans le tableau suivant : 81 Ti 82Pb 833 84Po 85At