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Sciences · ChimieAussi sur : Modalidad de Ciencias y Tecnología

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Chimie

Université, Sciences

Composition, structure et transformation de la matière au niveau atomique et moléculaire. Source : Wikipedia (CC BY-SA 4.0).

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Définition, histoire et branches de la chimie

  • Définition : étude de la composition, de la structure, des propriétés et des changements de la matière.
  • Définition de Linus Pauling : étude des substances, de l'agencement des atomes et des réactions dans le temps.
  • Chimie supramoléculaire : étude des gaz, des molécules, des cristaux et des métaux.
  • Science centrale : se connecte à la physique (physico-chimie), à la biologie (biochimie), à l'astronomie (astrochimie) et à la géologie (géochimie).
  • Méthodes d'étude : techniques de laboratoire et modélisation moléculaire computationnelle.
  • Origine historique : évolution de l'alchimie vers la chimie moderne.
  • Étapes clés de la révolution chimique : découverte des gaz (Boyle) et lois de conservation/combustion (Lavoisier).
  • Systématisation : création du tableau périodique et de la théorie atomique.
  • Chimie inorganique : étude de la matière inorganique.
  • Chimie organique : étude de la matière organique.
  • Biochimie : étude des substances dans les organismes biologiques.
  • Physico-chimie : étude structurelle et énergétique aux échelles macroscopique, moléculaire et atomique.
  • Chimie analytique : analyse de la composition et de la structure des échantillons.
  • Étymologie : dérive de « alchimie » (arabe al-kīmīā, grec χημία/χημεία).
  • Hypothèse 1 : « l'art égyptien » (de Chemi/Kimi/Kham).
  • Hypothèse 2 : « fusionner » (de χημεία).
  • Hypothèse 3 : « l'art d'extraire des jus » (de khumos).

Définition, importance et branches de la chimie

  • Définition 1661 (Boyle) : Principes des corps mélangés
  • Définition 1663 (Glaser) : Art de dissoudre, obtenir et unir des substances
  • Définition 1745 (Stahl) : Art de comprendre et recomposer des mélanges à partir de leurs principes
  • Définition 1857 (Dumas) : Lois et effets des forces moléculaires
  • Définition 1947 (Pauling) : Structure, propriétés et réactions des substances
  • Définition 1988 (Chang) : Étude de la matière et de ses transformations
  • La chimie est une science fondamentale appliquée à la médecine, à la biologie, à l'ingénierie et bien plus encore
  • Processus exothermiques : libèrent de l'énergie dans l'environnement
  • Processus endothermiques : absorbent de l'énergie de l'environnement
  • Chimie analytique : se divise en quantitative et qualitative
  • Chimie inorganique : composés sans liaisons carbone-hydrogène
  • Chimie organique : étude des composés avec des liaisons carbone-carbone ou carbone-hydrogène
  • Pères de la chimie organique : Friedrich Wöhler et Archibald Scott Couper
  • L'électron est la particule la plus importante pour comprendre la réactivité chimique
  • Modèles actuels : orbitales atomiques et moléculaires basées sur la mécanique quantique

Évolution historique et fondements de la chimie

  • Robert Boyle : Père de la chimie ; différenciation entre l'alchimie et la science empirique.
  • Boyle : A proposé une alternative mécanique des atomes et le rejet des « quatre éléments ».
  • Lavoisier : Il a réfuté la théorie du phlogistique, a établi le principe de conservation de la masse et la nomenclature chimique.
  • 1754 : Découverte du dioxyde de carbone (air fixe) par Black et van Helmont.
  • Cavendish : Découverte de l'hydrogène.
  • Priestley et Scheele : Isolement de l'oxygène pur.
  • 1803 : John Dalton postule la théorie atomique (atomes indivisibles avec des poids différents).
  • Davy : Découverte de 9 nouveaux éléments (incluant les métaux alcalins) grâce à la pile voltaïque.
  • 1860 : Création du tableau périodique moderne par Meyer et Mendeleïev.
  • Ramsay et Rayleigh : Découverte des gaz nobles.
  • Wohler : Synthèse de l'urée ; début de la chimie organique moderne.
  • 1852 : Edward Frankland comprend les liaisons de valence.
  • 1870 : Application de la thermodynamique à la chimie par Gibbs et Arrhenius.
  • 1897 : J. J. Thomson découvre l'électron.
  • Curie et Becquerel : Recherche sur la radioactivité.
  • Rutherford : Découverte du proton et structure interne de l'atome ; première transmutation.
  • Bohr et Moseley : Amélioration de la structure atomique de Rutherford.
  • Pauling et Lewis : Théorie électronique des liaisons chimiques et orbitales moléculaires.
  • 2011 : Année internationale de la chimie (ONU).

Principes fondamentaux et concepts de base de la chimie moderne

  • Modèle actuel : modèle mécanique quantique
  • Réaction chimique : réarrangement des électrons dans les liaisons
  • Équation chimique : doit maintenir le nombre d'atomes égal des deux côtés
  • Inégalité d'atomes dans l'équation : indique une réaction nucléaire ou une désintégration radioactive
  • Variables critiques : énergie et entropie
  • Matière : nécessite une masse, une forme, un poids et un volume
  • Particule sans masse au repos : photon
  • Nucléons : protons (+) et neutrons (sans charge)
  • Rapport de masse : le nucléon est 1836 fois plus lourd que l'électron
  • Rapport de rayon : l'atome est 10 000 fois plus grand que son noyau
  • Numéro atomique (Z) : quantité de protons
  • Nombre de masse : somme des protons et des neutrons
  • Isotopes : atomes du même élément avec un nombre de masse différent
  • Tableau périodique : organisé par numéro atomique en groupes et périodes
  • Nomenclature : régie par l'IUPAC et le numéro d'enregistrement CAS

Classification et sous-disciplines de la chimie

  • Chimie inorganique : composés sans carbone (métaux de transition, acides, bases).
  • Chimie organique : composés basés sur des chaînes de carbone.
  • Biochimie : réactions et substances dans les êtres vivants ; liée à la biologie moléculaire et à la génétique.
  • Différence biologique : l'ADN a une histoire évolutive, la molécule organique synthétique n'en a pas.
  • Chimie physique : fondements physiques, énergie et dynamique (thermodynamique, cinétique, électrochimie, mécanique statistique, spectroscopie).
  • Chimie industrielle : production massive, économique et à faible impact environnemental.
  • Chimie analytique : division en Qualitative (identification) et Quantitative (détermination).
  • Astrochimie : composition des astres et du milieu interstellaire.
  • Électrochimie : transformation énergie électrique leftrightarrow énergie chimique.
  • Photochimie : interactions entre la matière et la lumière/rayonnement.
  • Magnétochimie : substances possédant des propriétés magnétiques.
  • Nanochimie : liée à la nanotechnologie.
  • Pétrochimie : produits dérivés du pétrole ou du gaz naturel.
  • Géochimie : transformations des minéraux terrestres.
  • Chimie computationnelle : utilisation de logiciels pour calculer des structures et prédire des phénomènes.
  • Chimie quantique : application de la mécanique quantique et de la théorie quantique des champs.
  • Chimie macromoléculaire : étude des polymères et des macromolécules.
  • Chimie environnementale : composants chimiques naturels et anthropogéniques.
  • Chimie nucléaire : comportement des noyaux atomiques.
  • Chimie organométallique : composés avec une liaison carbone-métal.
  • Chimie supramoléculaire : interactions entre molécules.
  • Chimie théorique : utilisation des mathématiques et de la physique pour des prédictions.
  • Chimie toxicologique : toxicité des substances dans l'écosystème et chez les humains.
  • Dmitri Mendeleïev : a prédit le germanium (numéro atomique 32), le gallium et le scandium grâce au tableau périodique.

Histoire et fondements de la théorie atomique et concepts chimiques de base

  • Prix Nobel : Emil Fischer (glucose), Maria Curie (radioactivité), Theodor Svedberg (ultracentrifugeuse)
  • Prix Nobel : Irene Curie (réacteur nucléaire), Otto Hahn (fission nucléaire), Linus Pauling (protéines)
  • Prix Nobel : Crutzen, Molina et Rowlands (couche d'ozone), Kornberg (information génétique)
  • Prix Nobel : Whittingham et Yoshino (batteries lithium-ion)
  • Origine philosophique : Atomistes de la Grèce antique
  • Fondements empiriques : XIXe siècle (Lavoisier, Proust, Richter, Dalton, Gay-Lussac, Berzelius, Avogadro)
  • Composition de l'atome : Noyau (protons et neutrons) et nuage d'électrons
  • Numéro atomique : Déterminé par le nombre de protons
  • Neutralité électrique : Nombre de protons = Nombre d'électrons
  • Isotopes : Atomes du même élément avec une quantité différente de neutrons
  • Mol : Équivalent à 6,022045 · 10²³ particules (Nombre d'Avogadro)
  • Cations : Ions avec une charge positive
  • Anions : Ions avec une charge négative

Structure atomique, orbitales, solutions et acidité

  • Énergie de liaison : différence d'énergie entre les atomes et la molécule résultante
  • Stœchiométrie : proportions fixes d'atomes dans les molécules
  • Isomères : substances possédant les mêmes atomes mais une combinaison différente
  • Orbitale atomique : fonction mathématique de la position des électrons dans un atome
  • Orbitale moléculaire : fonction mathématique de la position des électrons dans une molécule
  • Combinaison additive : produit une orbitale de plus basse énergie et de forme ovale
  • Combinaison soustractive : produit une orbitale de plus haute énergie et un nœud
  • Solubilité : limite maximale de dissolution d'une substance
  • Suspension : particules flottantes dans un mélange, opaques ou translucides
  • Concentration : mesure du soluté par unité de solvant
  • Molarité (M) : rapport soluté/solution
  • Molalité (m) : rapport soluté/solvant
  • pH : échelle logarithmique où pH < 7 est acide, pH > 7 est basique et pH = 7 est neutre
  • Concentration de H+ dans l'eau neutre : 10⁻⁷ M

Formulation et nomenclature chimique

  • IUPAC : organisme international doté d'une autorité universelle en nomenclature et terminologie chimique
  • Objectif : permettre l'identification des composés de manière systématique et sans équivoque
  • Formules chimiques : outil pour exprimer les réactions chimiques de manière systématique
  • Équations chimiques : représentation formelle des réactions par des formules

Aperçu des fiches (6 sur 40)

  1. 01

    Selon Linus Pauling, qu'étudie la chimie en plus des substances et de leurs propriétés ?

    Les réactions qui les transforment en d'autres substances en référence avec le temps.

  2. 02

    La chimie est liée à la biologie par la :

    Biochimie.

  3. 03

    Quel scientifique a postulé la loi de conservation de la matière et la théorie de la combustion par oxygène ?

    Antoine Lavoisier.

  4. 04

    La chimie qui étudie les substances existantes dans les organismes biologiques est la :

    La biochimie.

  5. 05

    Quelle est l'origine arabe du mot chimie ?

    al-kīmīā (الکیمیاء).

  6. 06

    Selon Robert Boyle (1661), la chimie était le domaine qui étudiait les principes des [____].

    corps mélangés

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