Fiche de révision : Identification des espèces chimiques

Grandeurs caractéristiques d’une espèce chimique

• Température de changement d’état

Dans des conditions normales (c’est-à-dire conforme à la norme) de température et de pression, chaque espèce chimique possède des propriétés physico-chimiques précises qui permettent de l’identifier. Une espèce chimique peut se trouver à l’état liquide, à l’état solide ou à l’état gazeux. Elle passe de l’un à l’autre en fonction de la température.

Les noms de changement d’état d’une espèce chimique sont :

• la fusion : passage de l’état solide à l’état liquide ;
• solidification : passage de l’état liquide à l’état solide est la  ;
• la vaporisation : passage de l’état liquide à l’état gazeux ;
• la liquéfaction : c’est l’inverse de la vaporisation ;
• la sublimation : passage instantané de l’état solide à l’état gazeux ;
• la condensation : correspond à la transformation d’un gaz en solide.
• La fusion, la vaporisation et la sublimation sont un passage d’un état plus froid à un état plus chaud de la matière : ces changements d’état absorbent de la chaleur.
• À l’inverse, la solidification, la liquéfaction et la condensation sont un passage de la matière à un état plus froid : ces changements dégagent de la chaleur.
• Un changement d’état se fait à une température précise appelée température de changement d’état. Cette température dépend de la pression.
• Masse volumique et densité d’une espèce chimique
• La masse volumique $\rho$ d’un corps est égale au rapport de sa masse $m$ par son volume $V$. $$\rho =\dfrac{m}{V}$$
• La masse volumique $\rho$ s’exprime en $\text{g}\cdot\text{mL}^{-1}$
• la masse $m$ est en $\text{g}$
• le volume $V$ est en $\text{mL}$.
• La densité d’un corps par rapport à l’eau, notée $d$, est égale au rapport de sa masse volumique $\rho$ par celle de l’eau $\rho_{eau}$  : $$d=\dfrac{\rho}{\rho_{eau}}$$
• La masse volumique n'a pas d’unité.
• On considère très souvent que la densité d’un solide ou d’un liquide est égale à sa masse volumique. $$d=\rho$$
• La solubilité d’une espèce chimique dans un solvant correspond à la masse maximale d’espèce pouvant être dissoute dans 1 litre de solvant. La solubilité est notée $s$, elle s’exprime en $\text{g}\cdot\text{mL}^{-1}$.
• Elle dépend de la température, de la pression et du type de solvant utilisé pour dissoudre l’espèce.

Chromatographie sur couche mince

• La chromatographie permet de séparer puis d’identifier les espèces chimiques d’un mélange d’espèces ou bien d’identifier une espèce chimique pure.
• En chromatographie, la hauteur de migration dans la plaque est caractéristique pour chaque espèce chimique étudiée. Elle dépend de l’affinité de l’espèce avec l’éluant.
• Pour identifier une espèce chimique présente dans un mélange, on mesure pour chaque tâche du chromatogramme deux distances (une espèce chimique correspondant à une tâche) :
• On mesure d’une part la hauteur $h$ de migration de la tâche entre la ligne de dépôt et la tâche ;
• d’autre part la hauteur $H$ de migration de l’éluant (solvant) entre la ligne de dépôt et le front de l’éluant.
• Ces mesures permettent de calculer le rapport frontal $R_f$ de chaque tâche du chromatogramme. Le calcul est le suivant :$$R_f=\dfrac{h}{H}$$
• Pour identifier les espèces chimiques présentes dans un mélange, on compare le rapport frontal $R_f$ de leurs tâches dans le mélange au rapport frontal $R_f$ des tâches correspondant aux espèces chimiques pures.