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© Hachette Livre – H Prépa / Optique, 1 re année, MPSI-PCSI-PTSI –La photocopie non autorisée est un délit COURS 18 bloc p bloc d bloc s 1 18 1 Hélium He Nom de l'élément Z (n° atomique), X(symbole) Structure électronique Hydrogène 2 1 1 2 H Classification périodique des éléments ls 2 13 14 15 16 17 ls 1 Bore Carbone Azote Oxygène Fluor Néon Béryllium Lithium [He]2s 2 2p 1 [He]2s 2 2p 2 [He]2s 2 2p 3 [He]2s 2 2p 4 [He]2s 2 2p 5 [He]2s 2 2p 6 5 6 7 8 9 10 Ne B C N O F Li 4 Be 3 2 [He]2s 2 [He]2s 1 Aluminium Silcium Phosphore Soufre Chlore Argon Magnésium Sodium [Ne]3s 2 3p 1 [Ne]3s 2 3p 2 [Ne]3s 2 3p 3 [Ne]3s 2 3p 4 [Ne]3s 2 3p 5 [Ne]3s 2 3p 6 13 14 15 16 17 18 Al Si P S Cl Ar Na 12Mg 11 3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [Ne]3s 2 [Ne]3s 1 Potassium Calcium Scandium Titane Vanadium Chrome Manganèse Fer Cobalt Nickel Cuivre Zinc Gallium Germanium Arsenic Sélénium Brome Krypton [Ar]3d 1 4s 2 [Ar]3d 2 4s 2 [Ar]3d 3 4s 2 [Ar]3d 5 4s 1 [Ar]3d 5 4s 2 [Ar]3d 6 4s 2 [Ar]3d 7 4s 2 [Ar]3d 8 4s 2 [Ar]3d 10 4s 1 [Ar]3d 10 4s 2 [Ar]3d 10 4s 2 4p 1 [Ar]3d 10 4s 2 4p 2 [Ar]3d 10 4s 2 4p 3 [Ar]3d 10 4s 2 4p 4 [Ar]3d 10 4s 2 4p 5 [Ar]3d 10 4s 2 4p 6 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 K Ca Sc Ti V Cr* Mn Fe Co Ni Cu* Zn Ga Ge As Se Br Kr 4 [Ar]4s 2 [Ar]4s 1 Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdène Technétium Ruthénium Rhodium Palladium Argent Cadmium Indium Étain Antimoine Tellure Iode Xénon [Kr]4d 1 5s 2 [Kr]4d 2 5s 2 [Kr]4d 4 5s 1 [Kr]4d 5 5s 1 [Kr]4d 5 5s 2 [Kr]4d 7 5s 1 [Kr]4d 8 5s 1 [Kr]4d 10 5s 0 [Kr]4d 10 5s 1 [Kr]4d 10 5s 2 [Kr]4d 10 5s 2 5p 1 [Kr]4d 10 5s 2 5p 2 [Kr]4d 10 5s 2 5p 3 [Kr]4d 10 5s 2 5p 4 [Kr]4d 10 5s 2 5p 5 [Kr]4d 10 5s 2 5p 6 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Rb Sr Y Zr Nb* Mo* Tc Ru* Rh* Pd* Ag* Cd In Sn Sb Te I Xe 5 [Kr]5s 2 [Kr]5s 1 Césium Baryum Lanthane Hafnium Tantale Tungstène Rhénium Osmium Iridium Platine Or Mercure Thallium Plomb Bismuth Polonium Astate Radon Cs Ba La* Hf Ta W Re Os Ir Pt* Au* Hg Tl Pb Bi Po At Rn 55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 [Xe]4f 14 5d 10 [Xe]4f 14 5d 10 [Xe]4f 14 5d 10 [Xe]4f 14 5d 10 [Xe]4f 14 5d 10 [Xe]4f145d 2 10 6s 2 6p 1 6 6s 2 6p 6 6s 2 6p 5 6s 2 6p 4 6s 2 6p 3 6s 2 6p 2 [Xe]5sd 1 6s 2 [Xe]4f 14 5d 2 6s 2 [Xe]4f 14 5d 3 6s 2 [Xe]4f 14 5d 4 6s 2 [Xe]4f 14 5d 5 6s 2 [Xe]4f 14 5d 6 6s 2 [Xe]4f 14 5d 7 6s 2 [Xe]4f 14 5d 9 6s 1 [Xe]4f 14 5d 10 6s 1 [Xe]4f 14 5d 10 6s [Xe]6s 2 [Xe]6s 1 Uuh Uuo Francium Radium Actinium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium 87 88 89 104 105 106 107 108 109 110 Ds 111 Rg 112 Uub 113 Uut 114 Uuq 115 Uup 116Uuh 118 Mt Hs Bh Sg Db Rf Fr Ra Ac* [Rn]5f 14 6d 10 7s 2 7p 6 [Rn]5f 14 6d 10 7s 2 7p 4 [Rn]5f 14 6d 10 7s 2 7p 3 [Rn]5f 14 6d 10 7s 2 7p 2 [Rn]5f 14 6d 10 7s 2 7p 1 [Rn]5f 14 6d 10 7s 2 [Rn]5f 14 6d 10 7s 1 [Rn]5f 14 6d 8 7s 2 7 [Rn]5f 14 6d 7 7s 2 [Rn]5f 14 6d 6 7s 2 [Rn]5f 14 6d 5 7s 2 [Rn]5f 14 6d 4 7s 2 [Rn]5f 14 6d 3 7s 2 [Rn]5f 14 6d 2 7s 2 [Rn]6d1 7s 2 [Rn]7s 2 [Rn]7s 1 Cérium Praséodyme Néodyme Prométhium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutétium Ce* Pr Nd Pm Sm Eu Gd* Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 Lanthanides [Xe]4f 1 5d 1 6s 1 [Xe]4f 3 5d 0 6s 2 [Xe]4f 4 5d 0 6s 2 [Xe]4f 5 5d 0 6s 2 [Xe]4f 6 5d 0 6s 2 [Xe]4f 7 5d 0 6s 2 [Xe]4f 7 5d 1 6s 2 [Xe]4f 9 5d 0 6s 2 [Xe]4f 10 5d 0 6s 2 [Xe]4f 11 5d 0 6s 2 [Xe]4f 12 5d 0 6s 2 [Xe]4f 13 5d 0 6s 2 [Xe]4f 14 5d 0 6s 2 [Xe]4f 14 5d 1 6s 2 Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Américium Curium Berkélium Californium Einsteinium Fermium Mendélévium Nobélium Lawrencium bloc f Th* Pa* U* Np Np* Pu Am Cm Cm* Bk Cf Es Fm Md No Lr 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 Actinides [Rn]5f 2 6d 1 7s 2 [Rn]5f 3 6d 1 7s 2 [Rn]5f 4 6d 1 7s 2 [Rn]5f 6 6d 0 7s 2 [Rn]5f 7 6d 0 7s 2 [Rn]5f 7 6d 1 7s 2 [Rn]5f 9 6d 0 7s 2 [Rn]5f 10 6d 0 7s 2 [Rn]5f 11 6d 0 7s 2 [Rn]5f 12 6d 0 7s 2 [Rn]5f 13 6d 0 7s 2 [Rn]5f 14 6d 0 7s 2 [Rn]5f 14 6d 1 7s 2 [Rn]6d 2 7s 2 Doc. 22 Les différents blocs sont repérés par des colorations de fond différentes. Tout élément est repéré par son numéro atomique et son symbole chimique écrit en gras pour un élément stable et en relief pour un élément radioactif. Pour chaque élément, la configuration électronique de l’atome à l’état fondamental est précisée. Les éléments dont le symbole est suivi d’une étoile X* correspondent aux configurations qui ne respectent pas la règle de Klechkowski.
Le terme générique d’élément de transition désigne théoriquement tout élément caractérisé par un sous-niveau d ou f partiellement rempli, que ce soit à l’état atomique ou dans un état d’oxydation usuel. Sa configuration électronique est donc du type : … (n – 1)d y (0 < y
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(*) Soit un système fermé, siège
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Sens direct ou sens 1 → Sens inve
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0 [B i] M 1 t 1 ' Doc. 10 Interpré
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La pyrolyse de l’éthanal selon :
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(*) La combustion du mélange d’a
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a a/2 a/4 [A] -a . k . t [A] = a .
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• On réduit au même dénominate
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(*) • Pour la réaction d’équa
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Vitesses de réaction 8 Déterminat
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Vitesses de réaction • p ≠ 1 :
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Vitesses de réaction COURS On en d
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Facteurs cinétiques Vitesses de r
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6 Décomposition de l’anion perox
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2 • Le suivi de la réaction est
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18 Oxydation des ions iodure par le
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c. Expliquez comment vous préparer
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(*) Bien que la désintégration de
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CQFR Dans un processus complexe met
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En déduire l’expression des conc
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. Tracer ln = f(t) ou effectuer u
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2 • Déterminer, tout d’abord,
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a. Quel est l’intérêt d’avoir
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5 OBJECTIFS • Savoir distinguer l
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(*) Au niveau moléculaire : la not
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I H I H Cl I H I H Doc. 3 Chocs bim
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À tout instant : Ep(t) + Ec(t) = E
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Cl C Cl C H Doc. 13 L’énergie li
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Exemple : L’action du permanganat
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1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 [X] a B A 50
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Mécanismes réactionnels en cinét
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(*) Pour un acte élémentaire, l
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Doc. 26 Maillons de la chaîne réa
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Intermédiaires réactionnels Méca
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2 • Un récipient transparent, co
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13 Théorie de Lindeman Il arrive s
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1 • Le mécanisme réactionnel su
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CH • 3 + HBr c CH 4 + Br • (4)
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2 • Donc seule la réaction (1) e
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6 OBJECTIFS • Connaître les repr
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formule semidéveloppée formule to
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a) b) H H H H C H H H H H C 109 pm
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1 modèle éclaté en perspective D
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APPLICATION 1 Représentations de N
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a) b) a) inversion de conformation
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configuration q fus (°C) qéb (°C
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Classer les groupes substituants de
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Déterminer la configuration absolu
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a) b) H H HOOC H 3C H H OH H H H H
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observateur rayon lumineux plan de
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(*) Racémique vient du latin racem
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HO H H COOH COOH COOH HOOC H H OH O
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(R)-B + (S)-B + (R)-A énantiomère
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Doc. 55 Exemples de propriétés di
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Stéréochimie des molécules organ
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Applications directes du cours REPR
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*Conformation - configuration Les c
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) d. e. ) f. g) g. Double liaison (
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41 *Combien d’atomes de carbone a
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Atome asymétrique et double liaiso
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(*) Les phéromones sont des substa
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(*) Énergies de liaison : DC=C = 6
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La flèche traduit le mouvement du
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(*) Lorsque les deux substituants R
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3.1.2.3. Caractère ionique de la r
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H 3C H C C C 2H 5 H Doc. 13 Les qua
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(*) Selon le solvant utilisé, l’
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(*) L’effet attracteur du groupe
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alcène 3.3.2. Observations expéri
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(*) M.S. KHARASCH, (1895-1957), Uni
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(*) Il se forme une mince couche d
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Réactivité de la double liaison c
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Réactions d’addition (*) conditi
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Conseils : Dans les exercices, il c
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(*) Dans l’industrie, l’éthoxy
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(*) L'hydrolyse du produit de la sy
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Ph Br Mg 2 C2H5 O O C2H5 C2H5 C2
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H 2O , H R -MgX R-H (*) Il ne s’
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R' C • Le schéma général est l
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R -Mg-X + H 2C= CH - X Pd(PPh 3) 4
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Organomagnésiens mixtes 8 COURS
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Doc. 12 Présentation des dérivés
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Doc. 12 Arrêt à la cétone dans l
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Organomagnésiens mixtes 6 Réactio
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Préparation R X + Mg dérivé halo
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Applications directes du cours 1 Hy
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Action d’un organomagnésien sur
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9 OBJECTIFS • Savoir décrire les
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(*) On utilise fréquemment la cons
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(*) En notant EOP = r . rur, les fo
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L z → L noyau Doc. 10 Moment cin
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Y2,1,0 = (2 pz) = Y2,1,±1 = (2 py)
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x O z G plan(p), de cote z o (S ) s
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Doc. 25 Courbes représentant gross
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(*) En Mécanique Quantique, un niv
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Doc. 30 Nombre quantique de spin s
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électron i électron j 1s ns, np n
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Le cas des éléments du bloc d est
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Doc. 37 Évolution du rayon atomiqu
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Modèle quantique de l’atome •
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Données : constante de Boltzmann :
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14 **Éléments de transition 1 •
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24 *Excitation par choc Les niveaux
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(*) La masse des noyaux étant beau
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Structure électronique des molécu
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(*) b12 0 0 S 1 S 1 0 Doc. 9 Var
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E E H ∆E s ∗ 1s 1 ∆E s H 1 H
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Structure électronique des molécu
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Doc. 18 Interactions 2p-2pconduisan
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E s ∗ z s z s ∗ s s s 3.3.2. Di
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Doc. 27 La liaison dans la molécul
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Doc. 33 Les lignes d’isodensité
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Le recouvrement est d’autant plus
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E s * p * Doc. 36 Représentation s
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Cas des molécules diatomiques hét
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5 La molécule de difluor 1 • Que
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11 OBJECTIFS • Définitions, cara
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a) b) G - rp(X2) = r0 rp G + + - d
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espèce EK ED EL Cl2 0 0 49,5 CH4 0
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alcane Doc. 16 Températures d’é
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H C O H Doc. 21 Formation d’une l
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R C R O N H H a) N O R C R H N C H
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H O C a) O H O O H b) Doc. 33 Acide
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Les interactions de van der Waals C
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Pour certains calculs on pourra uti
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. La densité et la viscosité de c
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(*) Lorsque la masse molaire de l
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(*) La réaction d’un acide de Le
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(*) En présence d’un grand excè
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E p stabilisation de l'anion nuclé
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mécanisme étapes vitesse stéréo
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(*) Br 71 % Et-O , K , -HBr et Et
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E p H 3 C Br 2 CH 2 CH 3 H CH3 H H
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Br CH3 23 CH2CH3 H CH3 H -Br Compo
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H 3C H H3C-C-O CH3 CH 3 t-Bu-O CH
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Les dérivés halogénés CQFR •
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Applications directes du cours 1 Vo
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Réactions à compléter (ex. 18 à
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■ Réactions de type S N2 Réacti
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13 OBJECTIFS • Identifier les tro
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CH3 -CH2 -CH2 -NH2 propylamine N(CH
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formule NH (CH3)3N - (CH3CH2)3N - N
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100 80 60 40 20 0 2,5 Composés à
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(*)L’expression de cette constant
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(*) CH3(CH2) 6CH2Br 1 mol NH3 (2 mo
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Composés à liaison simple carbone
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4 • On fait réagir le mélange r
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14 OBJECTIFS • Connaître la synt
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fonction alcool phénol formule R-O
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La nomenclature officielle (recomma
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a) R O b) a) 100 % transmission H O
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molécule H3C-OH H3C-CH2-OH Doc. 14
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(*) Pour un étheroxyde aromatique
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(*) HO - ArO - pKA 14 H2O 10 Réact
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(*) Cette réaction constitue le pr
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E p (CH 3 ) 3 COH + HBr (CH3 ) 3CO
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R Facilité de déshydratation d’
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OH H2 SO4 ∆ pentan-3-ol c (E)-pen
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(*) C’est le plus souvent aussi l
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Définitions CQFR • Alcool R-OH p
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tribromure de phosphore Transformat
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8 Suite de réactions Réactions su
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Déshydratation (ex. 17 et 18) 18 1
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c. Préciser la nature du mécanism
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15 OBJECTIFS • Savoir décrire le
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paroi fixe système frontière mobi
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CaCO 3 (s) CO 2 (g) CaO (s) Doc. 5
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H (T 1 , x 2 ) H (T 1 , x 1 ) entha
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1CH 4 (g) + 2 O 2 (g) = 1 CO 2 (g)
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(*) Historiquement les relations (1
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Le volume des phases condensées es
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∆ r H 0 0 : réaction endothermi
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5.2.2. Températures de flamme adia
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T 2 T 1 température T du système
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6.2 Détermination par le calcul CO
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Déterminer, à 298 K, ∆ r1H 0 ,
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1 UO 2 (s) + 4 HF (g) 1 (a) + 4 (b)
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formule Vion DionU 0 atomes H 13,6
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Dfus H 0 corps purs Tfus (K) (kJ .m
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La dissociation d’une liaison O
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États et grandeurs standard CQFR
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Applications du premier principe à
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Cette réaction se déroule dans un
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Sous la pression de 101,3 kPa, le m
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Masses molaires (g . mol −1 ):Ca:
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(*) Dans une solution, les solutés
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Le plus souvent c 0 n’est pas men
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a) Q c K0 Q évolution dans le sens
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(*) L’Union Internationale de Chi
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température (°C) KA pKA 0 8,0 . 1
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a) a) % 90 % HNO2 - % NO2 % 90 80 7
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1) L’équation de la réaction qu
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DpH 0,01 2,3 % 0,05 11,5 % 0,1 23 %
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(*) Comme nous l’avons vu en Term
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Déterminer à 25 °C le pH d’une
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solution pH initial nature de l’a
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2,3.c 4 0 pseudo-tampon dû au coup
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pH s pH E 0 dpH ( dV ) V E E teinte
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14 pH 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
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(*) Lorsque la réaction de titrage
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H 2A H 2A HA - pK A1 pK A1 +2 pH pK
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Doc. 43 Simulation du titrage d’u
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• Pour tout couple acide-base (HA
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1 Activités d’espèces chimiques
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9 Réactions acido-basiques On cons
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1 • Déterminer le volume V 2E d
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31 Exercices en relation avec les t
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17 OBJECTIFS • Savoir définir et
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(*) Pour alléger l’écriture, no
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Doc. 4 Diagramme de prédominance d
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a) O CH -CO 2C-H2C 2 2 N-CH -CH -N
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(*) K f1 = K f2 = Doc. 11 Domaines
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Doc. 15 Un excès de lignand favori
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Doc. 18 Graphes simulés des pource
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accepteurs d'ions Fe3+ de plus en p
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c’est-à-dire :pF = - log [F - ]
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accepteurs d'ions Ca2+ de plus en p
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Réactions compétitives entre comp
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1 • On prépare 250 mL de solutio
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a. Quel ion est dosé en premier ?
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18 OBJECTIFS • Définition du pro
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composé AgCl AgBr AgI Ag2CrO4 Fe(O
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APPLICATION 1 Le précipité de sul
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Doc. 10 Pourcentage d’ions argent
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Une quantité n 0 = 1,0 . 10 -3 mol
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0 - 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 log s
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Une solution est maintenue saturée
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2) Exprimer la solubilité de Al(OH
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- 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 log
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On introduit, dans un bécher, les
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1 Formation et dissolution de préc
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13 Solubilité du nitrite d’argen
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1 • Que représente (s sol - s ea
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Al 3+ (aq) + 3 e - = Al (s) Fe 3+ (
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Dans l’eau H 2O, dans l’ion oxo
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zinc COM Zn 2+ , SO 4 2- mA R pont
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) électrolyte (K zinc cuivre + + C
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(*) Certains auteurs notent a l’e
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tête isolante bouchon du tube de p
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Dans tout exercice, il faudra, sur
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(*) Ce résultat sera démontré en
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Considérons la pile formée par l
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APPLICATION 3 Couples Cu 2+ /Cu et
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Ce4+ a) b) Fe 2+ K + SCN - solution
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2 1 0 E (V) E 0 (Ce 4+ /Ce 3+ ) E 0
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Équilibres d’oxydoréduction CQR
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1 Nombre d’oxydation 1 • Après
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2 • Déterminer la composition de
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V 2 (mL) % (mV) V2 (mL) % (mV) V2 (
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Chapitre 1 1 1) Quatre niveaux d’
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a) b) c) 9 H C 10 O C H CH2 CH2 H
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2) H H N ⇒ hybride de résonance
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À tout instant, P CO + P Cl2 = (P
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La concentration de B est alors max
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La courbe ln(a - x)=f(t) étant une
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1) Propane : CH3CH2CH3 ; éthoxyét
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tion, la concentration de I reste f
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a) CH a) 2CH3 CHO b) CH3 HO H c) C2
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31 Voir document ci-dessous : A (A,
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• 5 étheroxydes avec liaison C=C
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2) HOOC C H H + D2O C anti COOH H D
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2) I2 + 2 S2O 2- 3 c 2 I - + S4O 2-
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3 e ionisation :E i3 = e(Co 3+ ) -
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2) a) Il diminue. L’O.M. p est d
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2) H O + 4) 5) H3N + 6) 7) Ph 8) 4
Page 641 and 642:
3) (CH3) 3N CH3 (CH3) 3N + CH3 (CH3
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Mécanisme S N1 : Le carbocation -C
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c) d) A : R-OH ZnCl2 c HCl R-Cl où
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2) a) Action de l’ozone O3 puis h
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2) ∆' fH 0 [C 3H 4O (liq)] = 2 D
Page 651 and 652:
2) Il suffit de tracer F = V. 10 -p
Page 653 and 654:
• V > V éq (V en mL) : [[HgCl 2]
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2) a) 2 NaN 3 = 2 Na + 3 N 2 b) Dan
Page 657 and 658:
1 Interaction lumière - matière L
Page 659 and 660:
1 Conductivité d’un électrolyte
Page 661 and 662:
■ Dosages Les documents 5 et 6 do
Page 663 and 664:
1 Principe de la pH-métrie Une él
Page 665 and 666:
1 Noms de quelques anions Le tablea
Page 667 and 668:
Les règles de nomenclature en Chim
Page 669 and 670:
classe fonctionnelle groupe caract
Page 671 and 672:
méthode recherche successive : gro
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célérité de la lumière dans le
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B. Constantes de formation complexe
Page 677 and 678:
D. Produits de solubilité à 25 °
Page 679 and 680:
• Pour un changement de niveau d
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Le nombre d’onde correspondant es
Page 683 and 684:
liaison nature nombre d’onde (cm
Page 685 and 686:
III. Structure, réactivité et syn
Page 687 and 688:
A Absorbance 84 Acide 484 Acide de
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Molécularité 127 Moment cinétiqu
Page 692:
H PRÉPA TOUT EN UN La collection H
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