Thermodynamique - Éléments fondamentaux de l'énergétique et de la cinétique chimique

Cet ouvrage s'adresse aux étudiants de première année d'université ou de classe préparatoire scientifique. Compte tenu de son caractère pédagogique et fondamental, il peut également être recommandé aux étudiants qui préparent la licence 3ème année ou le CAPES de Sciences physiques et servir d'ouvrage de référence pour les étudiants de la licence 3ème année de chimie.
La première partie du livre est consacrée à l'exposé des principes fondamentaux de la thermodynamique chimique. L'exposé a été construit de manière à faire apparaître clairement l'enchaînement des concepts et la manière de les utiliser. Les notions fondamentales de création d'entropie et de potentiel chimique ont été introduites aussi tôt que possible et les états d'équilibre ont été illustrés systématiquement par l'emploi d'une balance des énergies chimiques.
La deuxième partie du livre comporte un exposé des notions fondamentales relatives à l'acidité et à l'oxydoréduction suivi d'un large développement des concepts fondamentaux de la cinétique chimique précisant, en particulier, les notions de coordonnées réactionnelles et d'état de transition et indiquant de quelle manière l'hypothèse du complexe activé doit être utilisée dans le cas d'une réaction renversable.
De nombreux textes d'exercices et de problèmes sont proposés à la fin des principaux chapitres et d'autres sujets, portant sur le contenu de plusieurs chapitres, sont proposés en fin de livre, à titre d'exercices ou problèmes de révision.

SOMMAIRE
Préliminaire. La réaction chimique. Equilibre et Cinétique. 1) Atomes, molécules et phases. 2) La réaction chimique. 3) Réaction chimique et équilibre. 4) Equilibres physiques. 5) Cinétique et mécanismes réactionnels. 6) Résumé et conclusion. 1. Introduction à la Thermodynamique. 1) Généralités. 2) Principe zéro de la thermodynamique : notion d'équilibre macroscopique. 3) Définitions et conventions. Exercices et Problème.
2. Premier principe de la thermodynamique. Application aux systèmes chimiques. 1) Origines du problème. 2) Energie Interne, Premier Principe. 3) Conséquences. 4) Calorimétrie. 5) Chaleur mise en jeu au cours d'une réaction. 6) Travail d'expansion. 7) Fonction enthalpie. 8) Loi de HESS. 9) Tables d'enthalpies standard de réaction. 10) Relation entre chaleurs de réaction à pression constante (Q P, T) et à volume constant (Q V, T). 11) Variation des chaleurs de réaction avec la température. 12) Généralisation des coefficients calorimétriques. 13) Expressions différentielles de l'énergie interne et de l'enthalpie d'un système fermé. 14) Relation de Mayer. 15) Comportement adiabatique réversible d'un gaz parfait. Exercices et Problèmes.
3. La fonction entropie. 1) Généralités. 2) Fonction entropie. 3) Calculs d'entropie. 4) Interprétation physique de l'entropie. 5) Entropies absolues. 6) Entropies en solutions diluées. 7) Critère d'évolution : la création d'entropie. 8) Application : Théorème de Carnot. 9) Entropie et équilibre.
4. Enthalpie Libre. Equilibres Chimiques. 1) Energie Utilisable. 2) Enthalpie libre. 3) Calcul de la variation d'enthalpie libre standard de réaction, r G°. 4) Enthalpie libre d'un gaz parfait. 5) Enthalpie libre d'un mélange de gaz parfaits. 6) Cas des systèmes ouverts, application aux réactions chimiques. 7) Equilibre en phase gazeuse homogène. 8) Exemples d'applications. 9) Enthalpie libre en solution diluée. 10) Equilibres en solution. 11) Enthalpies libres des solides et des liquides : équilibres hétérogènes. 12) Cas particulier des solutions salines : Produit de solubilité. 13) Réactions où intervient le solvant. 14) Equilibre entre une phase gazeuse et une phase liquide. 15) Réactions équilibrées partielles ou totales. 16) Variation des constantes d'équilibre avec la température. 17) Lois du déplacement de l'équilibre. 18) Règle des phases. 19) Variation d'enthalpie libre et affinité. Exercices et Problèmes.
5. Changements d'état du corps pur. 1) Généralités. 2) Condition d'équilibre. 3) Relation de Clapeyron. 4) Diagrammes pression - température P-T. 5) Cinétique de transformation. 6) Exemples d'allotropie. Exercices.
6. Dissociation électrolytique. 1) Généralités. 2) Loi de dilution des composés covalents (Ostwald). 3) Notion d'acides et de bases.
7. Oxydoréduction. 1) Définitions initiales. 2) Electrode à hydrogène. 3) Piles. 4) Piles et équilibres. 5) Classification des couples redox. 6) Généralisations. 7) Dosages rédox. 8) Application : dosages par précipitation. 9) Piles de concentration. 10) Potentiel de membrane. 11) Electrode de verre. Mesure du pH. 12) Diagrammes d'Ellingham. Exercices et Problèmes.
8. pH des solutions aqueuses d'acides et de bases. 1) Notion de pH. 2) pH de l'eau pure. 3) pH des solutions diluées de monoacide. 4) pH des solutions de base. 5) Méthode générale pour le calcul du pH. 6) Domaine d'ionisation d'un acide ou d'une base. 7) Force relative des acides ou des bases. 8) Dosages acide - base. 9) Solutions tamponnées. 10) Indicateurs colorés. 11) Mesure du pH avec une électrode rédox. 12) Propriétés de quelques systèmes acide-base. 13) Dosages calorimétriques. Calorimètre à flux. Exercices et Problèmes.
9. Concepts fondamentaux de la cinétique chimique. 1) Généralités. 2) Vitesse de réaction. 3) Mesure de la vitesse. 4) Mécanisme réactionnel. Réactions élémentaires. 5) Cas général. 6) Méthode d'isolement. 7) Lois cinétiques correspondant à des ordres simples. 8) Influence de la température. 9) Energie d'activation. 10) Théorie du complexe activé. 11) Théorie des collisions. 12) Généralités sur la catalyse. 13) Réactions successives. 14) Approximation de l'état quasi-stationnaire (EQS). Exemple des séries radioactives. 15) Réactions compétitives ou parallèles. 16) Réactions en chaîne. 17) Cinétique des réactions équilibrées. 18) Energie d'activation des réactions équilibrées. Relation de Marcellin- Dedonder. 19) Réactions en solution. 20) Catalyse hétérogène. 21) Systèmes à flux continu. Exercices et Problèmes.
Exercices et Problèmes complémentaires (révision). Principaux symboles utilisés. Alphabet grec. Index alphabétique