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[Chimie] [L3] CAPES, Obtention de O2 par distillation fractionnée

  1. benjy_star

    Date d'inscription
    janvier 2005
    Messages
    23 219

    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    II. Structure de la molécule de dioxygène

    1°) Configuration électronique de l'atome d'oxygène

    a) Enoncer le principe d'exclusion de Pauli. Si tu connais pas le nom, je pense que tu connais quand même la règle, je te donnerai dans ce cas le début d'une phrase.
    b) Classer par ordre d'énergie relative les orbitales des atomes allant de Z = 1 à Z = 20
    c) Enoncer la règle de Hund. idem
    d) Donner la structure électronique de l'atome d'oxygène.
    e) Représenter les cases quantiques relatives aux orbitales atomiques 2s et 2p de l'atome d'oxygène. Possibilité de scanner une image faite à la main, un fichier WORD, ou alors un description. Bon courage !

    -----

     


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  2. Gwyddon

    Date d'inscription
    octobre 2004
    Âge
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    18 609

    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    Alors pour le vase Dewar :

    b1) Il y a plus de N2 dans la vapeur qui s'échappe que dans l'air ambiant. En effet, on a 21 % d'O2 liquide dans l'air qui bout dans le vase, donc en reportant sur la courbe du diagramme on constate que cela correspond à moins de O2 gazeux. Or si l'on suppose que l'air ambiant contient 21 % de O2 gazeux, on voit donc que l'air qui s'échappe du vase est plus riche en N2

    b2) Je dirais que la température d'ébullition diminue, à confirmer...


    II Structure de la molécule de dioxygène :

    a) Le principe d'exclusion de Pauli ne concerne que les fermions (spin demi-entier), et stipule que l'on ne peut trouver au même endroit deux fermions de fonctions d'onde identique (et c'est pourquoi ma main ne traverse pas la table )

    b) Oulà, c'est long à faire ça.. Il faut se servir de eV ?

    c) La règle de Hund stipule que pour avoir un état stable sur une orbitale, il faut que les spins des électrons soient anti-parallèles :

    /\ |
    | |
    | \/

    d) Oxygène (Z=6) : 1s2 2s2 2p2 (2 électrons de valence)

    e) Ce n'est pas pour tout de suite
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.
     

  3. mariposa

    Date d'inscription
    février 2005
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    10 325

    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    Citation Envoyé par 09Jul85

    La règle de Hund stipule que pour avoir un état stable sur une orbitale, il faut que les spins des électrons soient anti-parallèles :
    La régle de Hund dit excatement le contraire: l'état fondamental d'un atome (ou ion) ou d'un atome dans un solide (modèle du champ cristallin) dit qu'il faut d'abord rendre le spin maximal (pour 2 électrons les spins doivent seront parallèles soit S=1).

    Bien entendu cette règle ne s'applique aux molécules parceque mettre 2 électrons anti-parallèles a l'inconvénient d'augmenter la répulsion électronique (l'énergie augmente) mais est largement composée par le gain de l'énergie de liaison (l'énergie diminue).
     

  4. Gwyddon

    Date d'inscription
    octobre 2004
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    Messages
    18 609

    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    Hop hop hop, c'est effectivement tout le contraire, grave erreur...

    D'ailleurs c'est assez logique, puisque pour les mettre anti-parallèles il faut fournir de l'énergie.
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.
     

  5. benjy_star

    Date d'inscription
    janvier 2005
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    23 219

    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    Alors pour le vase Dewar :

    b1) Il y a plus de N2 dans la vapeur qui s'échappe que dans l'air ambiant. En effet, on a 21 % d'O2 liquide dans l'air qui bout dans le vase, donc en reportant sur la courbe du diagramme on constate que cela correspond à moins de O2 gazeux. Or si l'on suppose que l'air ambiant contient 21 % de O2 gazeux, on voit donc que l'air qui s'échappe du vase est plus riche en N2

    b2) Je dirais que la température d'ébullition diminue, à confirmer...
    Alors le gaz qui s'échappe est plus riche en N2, tout simplement parce que le N2 a un point d'ébullition plus bas que O2 (cf. diagramme binaire)

    Et donc, comme le mélange s'appauvrit en N2... la température d'ébullition augmente.

    a) Le principe d'exclusion de Pauli ne concerne que les fermions (spin demi-entier), et stipule que l'on ne peut trouver au même endroit deux fermions de fonctions d'onde identique (et c'est pourquoi ma main ne traverse pas la table )
    Lol ! C'est mieux que ma correction : la version simple, pour ceux qui suivent cette correction et qui n'ont pas le niveau de 09Jul85 est la suivante : 2 électrons d'un atome ne peuvent avoir leurs quatre nombres quantiques identiques.

    b) Oulà, c'est long à faire ça.. Il faut se servir de eV ?
    non non, pas du tout. Je veux que tu me finisse : 1s, puis 2s, puis etc...

    c) La règle de Hund stipule que pour avoir un état stable sur une orbitale, il faut que les spins des électrons soient anti-parallèles :
    Ben non, comme te l'a dit mariposa. Pour les sous couches possédant plusieurs orbitales atomiques de même énergie, les électrons se répartissent sur le maximum d'orbitales atomiques avant de s'apparier.

    d) Oxygène (Z=6) : 1s2 2s2 2p2 (2 électrons de valence)
    Bravo, tu viens de me donner la configuration du carbone ! Z = 8 pour l'oxygène !

    e) Ce n'est pas pour tout de suite
    Pas de soucis, de toute façon je pense que tu as bien compris. Si quelqu'un d'autre veut essayer, c'est sans soucis !

    Bon, je mettrai la suite un peu plus tard dans la soirée, avant 20 heures si l'orage le veut bien.
     


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  6. Gwyddon

    Date d'inscription
    octobre 2004
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    18 609

    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    supprimé (les cases quantiques ne passent pas)
    Dernière modification par Gwyddon ; 28/06/2005 à 17h18.
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.
     

  7. Gwyddon

    Date d'inscription
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    18 609

    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    Citation Envoyé par benjy_star
    Et donc, comme le mélange s'appauvrit en N2... la température d'ébullition augmente.
    Lol, j'ai raisonné à l'envers

    Citation Envoyé par benjy_star
    Bravo, tu viens de me donner la configuration du carbone ! Z = 8 pour l'oxygène !
    Ahem... On va mettre ça sur le coup de la chaleur, mmh ?

    Ok j'ai compris pour la question b), c'est la règle de Klechkowski.
    En gros : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 etc... (je crois que j'ai dépassé le Z=20)
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.
     

  8. benjy_star

    Date d'inscription
    janvier 2005
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    23 219

    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    2°) Structure de la géométrie de dioxygène dans la théorie de Lewis

    a) Donner la représentation de la molécule de dioxygène dans la théorie de Lewis.
    b) Quelles conclusions peut-on en tirer ?

    3°) Utilisation des orbitales moléculaires

    a) Représenter le schéma énergétique correspondant à la combinaison des orbitales 2s de deux atomes d'oxygènes (notées et ) Pour ceux qui ne sont pas sûr.
    b) En prenant l'axe Oz pour axe de symétrie de la molécule (axe liant les deux noyaux), représenter le schéma énergétique correspondant à la combinaison des orbitales . Les données spectroscopiques indiquent que l'orbitale se trouve énergétiquement en dessous des orbitales et . Idem
    c) Calculer l'indice de liaison de la molécule de dioxygène. Pour ceux qui ne savent pas faire, je donne la méthode

    4°) Propriétés magnétiques de la molécule de dioxygène

    a) On constate que si l'on verse du dioxygène liquide sur les pôles d'un électro-aimant, le liquide se colle à celui-ci. Comment appelle-t-on ce phénomène ?
    b) Le représentation de la molécule de dioxygène par les orbitales moléculaires peut-elle rendre compte de ce phénomène ? Justifier votre réponse.
     

  9. Gwyddon

    Date d'inscription
    octobre 2004
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    18 609

    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    2)

    a) On a / O _ O \
    \ _ /


    (ce n'est pas fantastique...)

    b) ?? Là je ne vois pas trop. C'est dur à casser ? (à cause de la double liaison O-O )

    3) C'est le diagramme de probabilité de présence des électrons ? Dur dur à dessiner ici

    Soit dit en passant je n'ai jamais fait ça en cours, je pense que c'est pour l'année prochaine.

    Quant à l'indice de liaison, je ne sais pas du tout ce que c'est. Je suis curieux d'ailleurs, tu peux m'envoyer la définition par MP (pour éviter de donner la réponse à d'autres, et laisser le suspens ) ?

    4) a) C'est l'aimantation de la molécule de dioxygène je crois.

    b) Là je ne sais que dire


    Non franchement la chimie ce n'est pas si mal que ça finalement, mais là ce n'est plus trop de la chimie, ça touche un peu à l'électro et à la méca quantique.
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.
     

  10. benjy_star

    Date d'inscription
    janvier 2005
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    23 219

    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    a) On a / O _ O \
    --------\ _ /
    OK, très bien !

    b) ?? Là je ne vois pas trop. C'est dur à casser ? (à cause de la double liaison O-O )
    Tout a fait, la double liaison suggère une forte énergie de liaison. De plus, on pourrait aussi croire que le molécule est diamagnétique.

    3) C'est le diagramme de probabilité de présence des électrons ? Dur dur à dessiner ici
    Soit dit en passant je n'ai jamais fait ça en cours, je pense que c'est pour l'année prochaine.
    Quant à l'indice de liaison, je ne sais pas du tout ce que c'est. Je suis curieux d'ailleurs, tu peux m'envoyer la définition par MP (pour éviter de donner la réponse à d'autres, et laisser le suspens ) ?
    En fait, il s'agit du diagramme des orbitales moléculaire, à partir du diagramme des orbitales atomiques. Mais si tu n'as pas encore vu ça, pas de soucis ! Je t'en donne un exemple ici

    L'indice de liaison est la moitié du nombre obtenu en retranchant le nombre d'électrons dans les orbitales moléculaires (OM) antiliantes au nombres d'électrons des OM liantes.

    4) a) C'est l'aimantation de la molécule de dioxygène je crois.
    "aimantation" ? En fait, il fallait me dire que le liquide était paramagnétique contrairement à ce que suggérait la représentation de Lewis.

    b) Là je ne sais que dire
    Je pense que maintenant, c'est plus clair !

    Non franchement la chimie ce n'est pas si mal que ça finalement, mais là ce n'est plus trop de la chimie, ça touche un peu à l'électro et à la méca quantique.
    Tout à fait, mais on étudie ça dans la partie chimie, il s'agit bien ici d'un histoire de liaisons chimiques.

    Bon, la suite bientôt !
     

  11. benjy_star

    Date d'inscription
    janvier 2005
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    23 219

    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    III. Obtention des oxydes d'azote et de l'acide nitrique

    (je commencerai par ne poser que la première question avant de donner la suite, parce que je la trouve assez compliquée)

    1°) Synthèse du gaz ammoniac

    On considère l'équilibre de la synthèse de l'ammoniac en phase gazeuse. Les gazs sont supposés parfait et le mélange idéal.

    -------N2 + 3 H2 <==> 2 NH3

    Un mélange initial contient y moles de N2 et (n-y) moles de H2. L'équilibre s'établit par formation de 2z moles de NH3. Soient p1, p2, et p3 les pressions partielles de N2, H2 et NH3 et P la pression totale à l'équilibre.

    a) Exprimer les pressions partielles p1, p2 et p3 en fonction de P, y, n et z.

    Attention : toute la difficulté consiste à trouver les nombre de moles de chacun des constituants à l'équilibre, ce qui n'est normalement pas chose évidente.

    Bon courage à tous !
     

  12. benjy_star

    Date d'inscription
    janvier 2005
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    23 219

    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    Alors, pas d'amateurs ? Parce que là, cette est question est bien plus piège que ce que l'on croit...
     

  13. fred123

    Date d'inscription
    janvier 2005
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    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    je l ai deja fait en spé dc je pourrais faire un copier coller mais ca n interesserait personne....il me semble que c est un classique en prepa?si qq un peut confirmer
    Plus y a de fromage et plus y a de trous....mais plus y a de trous et moins y a de fromage
     

  14. benjy_star

    Date d'inscription
    janvier 2005
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    23 219

    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    Je pense que ça peut intéresser tout le monde. Moi aussi d'ailleurs, j'aimerais savoir quel est ton raisonnement. J'en ai un peu bavé pour trouver le "nombre de z" qu'il fallait mettre... Vraiment, j'aimerais bien un autre point de vue.

    J'attends avec impatience TON raisonement !
     

  15. fred123

    Date d'inscription
    janvier 2005
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    paris
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    33
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    194

    Re : [Chimie] [CAPES] Obtention de O2 par distillation fractionnée

    alors on fait un tableau d avancement avec N2,H2,NH3 et Ntot(nbre de mol total) c est ds l ordre;on note x l avancement:
    Etat initial: y;n-y;0;n
    Etat final: y-x;n-y-3x;2x;n-2x

    on a dc:2z=2x=>x=z dc

    p1/P=(y-z)/(n-2z)
    p2/P=(n-y-3z)/(n-2z)
    p3/P=(2z)/(n-2z)
     


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