Cette unité d’enseignement a pour objectif de présenter les bases de la thermodynamique chimique et de l’appliquer aux grandes classes de réaction et d’équilibre chimique : Oxydo-Réduction, acido-basique, complexation et précipitation.

Equilibre chimique : Variables thermodynamiques,Energie, Entropie, Enthalpie libre, Spontanéité thermodynamique, constante d’équilibre, modification d’équilibre. Règle de phase de Gibbs.
Acides et Bases : Acide et base de Brönsted. pH d'une solution aqueuse, autoprotolyse de l’eau. Force des acides et des bases : pKa, indicateurs pH, solutions tampons, titrations.
Oxydo-réduction :Oxydants et réducteurs, demi réactions, Pile, Potentiel, équation de Nernst.
Complexation et précipitation : Equilibre et produit de solubilité, comportement des ions en solution, électroneutralité. équilibre de complexation

Thermochimie

• Connaître le premier principe de la thermodynamique et les concepts associés (énergie, enthalpie, chaleur) et les appliquer à l’étude de la réactivité chimique.
• Calculer la variation de l’enthalpie dans une réaction chimique.
• Connaître et appliquer la loi de Hess pour le calcul d'une grandeur de réaction.
• A partir de tables thermodynamiques, de l’état initial d’un système chimique et des conditions expérimentales (P,T…), savoir prédire la composition du système à l’équilibre
• Prédire la spontanéité des réactions.

Réactions d'oxydo-réduction

• Prévoir les nombres d'oxydation extrêmes d'un élément à partir de sa position dans le tableau périodique.
• Identifier l'oxydant et le réducteur d'un couple.
• Décrire le fonctionnement d'une pile et le rôle des électrodes.
• Déterminer la capacité d'une pile. Calculer le potentiel d’une électrode et la force électromotrice d’une pile
• Utiliser les diagrammes de prédominance ou d'existence pour prévoir les espèces incompatibles ou la nature des espèces majoritaires.
• Prévoir qualitativement le caractère thermodynamiquement favorisé ou défavorisé d’une réaction d’oxydo-réduction.
• Pratiquer une démarche expérimentale mettant en jeu des réactions d'oxydo-réduction.
• Connaître phénoménologiquement l'influence des concentrations sur les potentiels d'électrode: l'équation de Nernst.

Réactions acido-basiques

• Reconnaître un acide, une base dans la théorie de Brönsted.
• Interpréter le pH d'une solution acqueuse ainsi que la force d'un acide ou d'une base.
• Relier la force d'un acide a sa structure moléculaire.
• Identifier des acides et bases polyprotiques.
• Expliquer la dissociation des acides et bases faibles.
• Connaî tre les indicateurs pH.
• Utiliser les diagrammes de prédominance ou d'existence pour prévoir les espèces incompatibles ou la nature des espèces majoritaires.
• Connaître l'autoprotolyse de l'eau ainsi que le comportement des sels dans l'eau.
• Connaître le titrage acide-base et lire un diagramme de bilan.

  Solubilité, réactions de précipitation et de complexation

• Connaître le comportement général des ions en solution.
• Comprendre le concept de la solubilité, calculer un produit de solubilité.
• Exploiter des courbes d’évolution de la solubilité en fonction d'une variable et prévoir une précipitation ainsi que la dissolution de précipités.
• Connaître le procédé Solvay.
• Connaître les acides et bases de Lewis et calculer les constantes de formation ou dissociation des complexes.
• Connaître l'influence de l'acidité et de la complexation sur la solubilité.
• Décrire et interpréter un équilibre acide-base, d’oxydo-réduction ou de solubilité en solution aqueuse.
• Déterminer le pH ou le potentiel d'une solution, la solubilité d'un électrolyte.
• Décrire l'évolution des quantités de matière au cours d'un dosage.