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AQA · GCSE · Chemistry

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  • 1

    Structure atomique et tableau périodique
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    1.1

    Structure atomique et tableau périodique : les particules et le motif
    • Atoms are the building blocks: protons and neutrons in a tiny nucleus, electrons in shells; the outer shell runs the chemistry.
    • The periodic table orders elements by atomic number; groups share outer-shell electrons and so share properties.
    • Group 0 is unreactive, Group 1 gets more reactive down, Group 7 less; transition metals (chemistry only) behave differently from Group 1.
    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    atomic number/əˈtɒmɪk ˈnʌmbə/ atomic number : numéro atomique
    outer shell electron/ˈaʊtə ʃel ɪˈlektrɒn/ électron de la couche externe
    1.1

    Atomes, éléments, composés et mélanges (4.1.1.1–4.1.1.4)
    Programme

    Atomes, éléments, composés et mélanges (déclarations AQA 8462 4.1.1.1-4.1.1.4).

    1. Distinguer atomes, éléments, composés et mélanges, avec symboles et formules.
    2. Décrire les cinq méthodes de séparation physique et en choisir une pour un mélange donné.
    3. Raconter l'évolution du modèle de l'atome, de la sphère au neutron.
    4. Utiliser les charges et masses des protons, neutrons et électrons, les numéros atomique et de masse, les isotopes et la masse atomique relative.
    5. Écrire les configurations électroniques des vingt premiers éléments.

    Source : Programme Cambridge International

    All substances are made of atoms 原子 — the smallest part of an élément that can exist. Each element has a chemical symbol (O, Na, …); about 100 elements exist, shown in the periodic table.

    Compounds 化合物 form when elements combine chemically in fixed proportions; they are represented by formulae and can only be separated back into elements by chemical reactions. Chemical reactions always form one or more new substances, often with a detectable energy change. Equations: word equations et symbol equations with balanced formulae; (HT) balanced half-equations and ionic equations.

    Mixtures 混合物: two or more elements or compounds not chemically combined; each substance keeps its properties. Separated by physical processes only — no new substances:

    • filtration 过滤 — insoluble solid from liquid;
    • crystallisation 结晶 — dissolved solid from solution;
    • simple distillation 蒸馏 简单蒸馏 — liquid from dissolved solid (and solvents);
    • fractional distillation 分馏 — liquids with different boiling points;
    • chromatography 色谱法 — soluble substances in a mixture.
    The changing model of the atom: indivisible sphere, plum pudding, nuclear model after alpha scattering, then Bohr's orbits with protons and neutrons.

    Development of the atom model: atoms were first thought to be indivisible spheres → the electron's discovery gave the plum pudding model 布丁模型 (ball of positive charge with negative electrons embedded) → the alpha-scattering experiment showed mass and positive charge concentrated in a central nucleus (nuclear model) → Bohr: electrons orbit at specific distances → protons identified in the nucleus → Chadwick: the neutron 中子. New evidence changes or replaces models.

    particle relative mass relative charge
    proton 1 +1
    neutron 1 0
    électron very small −1

    In an atom protons = electrons, so no overall charge. Atomic number = protons; mass number = protons + neutrons. Atoms of the same element with different neutron numbers are isotopes 同位素. Atom radius ≈ 0.1 nm (1 × 10⁻¹⁰ m); the nucleus is less than 1/10 000 of that. Almost all mass is in the nucleus.

    Relative atomic mass (Ar) averages over the isotopes' abundance — calculate it from percentage abundances. Electronic structure: electrons fill the lowest levels first — sodium is 2,8,1; represent the first twenty elements both as numbers and diagrams.

    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    atom/ˈætəm/ atome
    compound/ˈkɒmpaʊnd/ composé
    mixture/ˈmɪkstʃə/ mélange
    filtration/fɪlˈtreɪʃn/ filtration
    crystallisation/ˌkrɪstəlaɪˈzeɪʃn/ cristallisation
    distillation/dɪstɪˈleɪʃn/ distillation
    chromatography/krəʊməˈtɒɡrəfi/ chromatographie
    plum pudding model/plʌm ˈpʊdɪŋ ˈmɒdl/ modèle du pudding aux pruneaux
    neutron/ˈnjuːtrɒn/ neutron
    isotope/ˈaɪsətəʊp/ isotope : isotope
    simple distillation/ˈsɪmpl dɪstɪˈleɪʃn/ distillation simple
    fractional distillation/ˈfrækʃənl dɪstɪˈleɪʃn/ fractionnement
    1.2

    The periodic table (4.1.2)
    Programme

    Le tableau périodique (déclaration AQA 8462 4.1.2).

    1. Relier groupe et période aux électrons de couche externe et au numéro atomique.
    2. Décrire l'évolution du tableau périodique, y compris les lacunes de Mendeleev et l'explication par les isotopes.
    3. Distinguer métaux et non-métaux par position et propriétés.
    4. Énoncer et expliquer les tendances dans les Groupes 0, 1 et 7, y compris les réactions de déplacement.

    Source : Programme Cambridge International

    The table orders elements by atomic (proton) number 原子序数, so that elements with similar properties fall in groups (columns). For main-group elements, group position reflects outer-shell electrons 最外层电子 and similar chemical properties; helium has two outer electrons, while the other Group 0 elements have eight. Explain an element's position from its electronic structure; predict probable reactivity from position.

    Development: early tables ordered by atomic weight — incomplete, with some elements misplaced. Mendeleev vers la gauche gaps for undiscovered elements and sometimes changed the order; his predicted elements were found, supporting his table. Isotopes later explained why atomic-weight order was sometimes wrong.

    Metals and non-metals: metals usually lose electrons to form positive ions; many non-metals gain electrons to form negative ions or share electrons in covalent bonds. Metals sit left and lower; non-metals right and upper. Know the characteristic physical and chemical differences, and link atomic structure to position.

    Group 0 — noble gases: unreactive — stable outer-shell arrangements (8 outer electrons; helium 2), so they do not easily form molecules. Boiling points augmenter down the group (with relative atomic mass).

    Group trends: Group 0 unreactive with full outer shells, Group 1 more reactive going down, Group 7 less reactive going down.

    Group 1 — alkali metals: one outer electron. Reactions of Li, Na, K with oxygen, chlore et eau (e.g. 2 Na + 2 H₂O → 2 NaOH + H₂). Reactivity increases down the group — the outer electron is lost more easily further from the nucleus.

    Group 7 — halogens: seven outer electrons; non-metals, diatomic molecules (Cl₂, Br₂, I₂). Reactivity decreases down the group; melting and boiling points augmenter. A more reactive halogen displaces 置换 a less reactive one from a salt solution (chlorine displaces bromine from potassium bromide).

    1.3

    Métaux de transition — chimie uniquement (4.1.3)
    Programme

    Métaux de transition, chimie uniquement (déclaration AQA 8462 4.1.3).

    1. Comparer les éléments de transition avec le Groupe 1 en points de fusion, densité, résistance, dureté et réactivité.
    2. Décrire les ions à différentes charges, les composés colorés et la catalyse, avec des exemples nommés.

    Source : Programme Cambridge International

    Compared with Group 1, the transition elements (exemplify with Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu) have higher melting points, densities, strength and hardness, and are less reactive with oxygen, water and halogens.

    Typical properties: ions with different charges (Fe²⁺/Fe³⁺), coloured compounds, and use as catalysts 催化剂 (iron in the Haber process).

    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    catalyst/ˈkætəlɪst/ catalyseur
    1.3

    Liste de contrôle avant de considérer ce sujet comme terminé
    • p/n/e table, atomic and mass numbers, isotopes, Ar from abundance, 2,8,x structures for the first 20.
    • The atom-model timeline: sphere → plum pudding → nuclear → Bohr → proton → neutron.
    • Five separation methods each matched to a mixture; Mendeleev's gaps and the isotope explanation.
    • Group 0/1/7 trends with electron explanations; halogen displacement equations.
    • (Chem) transition metals vs Group 1: four differences plus ions, colours, catalysts.
    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    displacement/dɪˈspleɪsmənt/ déplacement
  • 2

    Liaisons, structure et propriétés de la matière
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    2.1

    Liaisons, structure et propriétés de la matière
    • Trois types de liaisons maintiennent la matière ensemble : ionique (transfert d’électrons, ions chargés), covalente (paires d’électrons partagées) et métallique (électrons délocalisés).
    • La structure suit la liaison : réseaux ioniques géants, petites molécules, polymères, réseaux de structure covalente géante et réseaux métalliques — chacun prédit le point de fusion et la conductivité.
    • Le carbone illustre toutes ses facettes : diamant, graphite, graphène, fullerènes ; nanoparticules (chimie uniquement) transforment la surface en propriétés.
    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    ionic bond/aɪˈɒnɪk bɒnd/ liaison ionique
    covalent bond/ˈkəʊvələnt bɒnd/ liaison covalente
    metallic bond/məˈtælɪk bɒnd/ liaison métallique
    delocalised electron/dɪˈlɒkəlaɪzd ɪˈlektrɒn/ électron délocalisé
    intermolecular force/ˌɪntəməˈlekjʊlə fɔːs/ force intermoléculaire
    giant covalent structure/ˈdʒaɪənt ˈkəʊvələnt ˈstrʌktʃə/ structure géante covalente
    fullerene/ˈfʊləren/ fullérène
    carbon nanotube/ˈkɑːbən ˌnænəʊˈtjuːb/ nanotube de carbone
    nanoparticle/ˌnænəʊˈpɑːtɪkl/ nanoparticule
    alloy/ˈælɔɪ/ alliage
    2.1

    Liaisons ioniques, covalentes et métalliques (4.2.1)
    Programme

    Liaisons ioniques, covalentes et métalliques (AQA 8462 énoncés 4.2.1.1-4.2.1.5).

    1. Expliquez les trois types de liaisons en termes d'électrons et de forces électrostatiques.
    2. Dessinez des diagrammes point et croix pour le transfert d'électrons et pour les huit molécules nommées.
    3. Déduisez les charges ioniques et les formules empiriques à partir des groupes et des modèles de réseau ; indiquez les limites du modèle.

    Source : Programme Cambridge International

    Trois liaisons chimiques fortes, toutes expliquées par des forces électrostatiques :

    Les trois types de liaisons : transfert électronique ionique entre ions, paire covalente partagée, et électrons métalliques délocalisés.
    • Ionique — un atome métallique transfère ses électrons externes vers un atome non métallique : les atomes métalliques perdent des électrons pour devenir ions positifs ; les atomes non métalliques les gagnent pour devenir ions négatifs ; les métaux des groupes 1/2 et les non-métaux des groupes 6/7 forment des ions ayant des configurations électroniques de gaz noble. Dessinez le transfert d’électrons avec des schémas point-croix ; déduisez les charges ioniques à partir du numéro de groupe (Groupe 1 → +1, Groupe 2 → +2, Groupe 6 → −2, Groupe 7 → −1).
    • Covalent — les atomes non métalliques partagent des paires d'électrons. Maîtrisez les schémas point-croix pour H₂, Cl₂, O₂, N₂, HCl, H₂O, NH₃, CH₄, ainsi que les représentations linéaires pour les petites molécules, les unités répétitives des polymères et les structures géantes covalentes.
    • Métallique — un réseau géant d'atomes métalliques avec des électrons externes délocalisés libres de se déplacer dans toute la structure ; le partage de ces électrons confère une forte liaison métallique.

    Connaître les limites des modèles : schémas point-croix, modèle balle-bâton, 2D et 3D simplifient — aucune force n'est indiquée, longueurs de liaison fixes, structures géantes dessinées comme de petits fragments. Déduire les formules empiriques à partir de réseaux cristallins ; les formules moléculaires à partir de diagrammes moléculaires.

    2.2

    Liaisons, structures et propriétés (4.2.2)
    Programme

    Liaisons, structure et propriétés (AQA 8462 énoncés 4.2.2.1-4.2.2.8).

    1. Reliez les états de la matière et les symboles d'état à la théorie particulaire, avec (HT) ses limites.
    2. Expliquez les points de fusion et la conductivité des composés ioniques, des petites molécules, des polymères et des métaux.
    3. Expliquez pourquoi les alliages sont plus durs que les métaux purs.

    Source : Programme Cambridge International

    États de la matière : solide, liquide, gaz ; fusion/congélation au point de fusion, ébullition/condensation au point d'ébullition. La théorie particulaire (petites sphères solides) explique les changements ; plus les forces entre particules sont fortes, plus les points de fusion/ébullition sont élevés. (HT) Limites du modèle simple : aucune force n'est indiquée, toutes les sphères, particules solides. Symboles d'état : (s), (l), (g), (aq).

    Structure Liaisons/forces Point de fusion Conduit l'électricité ?
    réseau ionique fortes forces électrostatiques dans toutes les directions élevé seulement à l'état fondu ou dissous — ions libres de se déplacer
    petites molécules fortes liaisons covalentes à l'intérieur, faibles forces intermoléculaires entre faible — seules les faibles forces intermoléculaires sont vaincues non — pas de charge nette
    polymères chaînes covalentes fortes, forces intermoléculaires plus fortes solide à température ambiante non
    géant covalent chaque atome lié par liaison covalente très élevé généralement non (le graphite est l'exception)
    métaux liaison métallique — électrons délocalisés majoritairement élevé oui — les électrons délocalisés transportent la charge (et la chaleur)

    Les molécules plus grandes → forces intermoléculaires plus fortes → points de fusion/ébullition plus élevés. Les alliages sont plus durs que les métaux purs car des atomes de tailles différentes déforment les couches, empêchant leur glissement.

    Réseau à quatre liaisons du diamant, hexagones en couches du graphite et fullerène sphérique.
    2.3

    Structures et liaisons du carbone (4.2.3)
    Programme

    Structure et liaisons du carbone (AQA 8462 énoncés 4.2.3.1-4.2.3.3).

    1. Expliquez les propriétés du diamant à partir de sa structure géante à quatre liaisons.
    2. Expliquez les propriétés du graphite à partir de trois liaisons, des couches et des électrons délocalisés.
    3. Décrivez le graphène et les fullerènes, y compris les nanotubes de carbone et leurs utilisations.

    Source : Programme Cambridge International

    • Diamant — structure géante covalente où chaque atome de carbone forme quatre liaisons covalentes : très dur, point de fusion très élevé, ne conduit pas.
    • Graphite — chaque atome de carbone forme trois liaisons, couches d'anneaux hexagonaux avec aucune liaison covalente entre les couches (doux, glissant — lubrifiant) ; un électron délocalisé par atome → conduit l'électricité comme un métal.
    • Graphène — couche unique de graphite : un atome d'épaisseur, résistant, conducteur — électronique et composites.
    • Fullerènes — molécules creuses d'hexagones de carbone (plus des anneaux à 5- ou 7- membres) ; Buckminsterfullérène C₆₀ est sphérique. Tubes nanométriques de carbone — fullerènes cylindriques avec d'énormes rapports longueur/diamètre : nanotechnologie, électronique, matériaux.
    2.4

    Propriétés macroscopiques et de surface incluant nanoparticules — chimie uniquement (4.2.4)
    Programme

    Propriétés macroscopiques et de surface incluant les nanoparticules, chimie uniquement (AQA 8462 énoncé 4.2.4).

    1. Comparez les plages de taille des particules : nanoparticules, fines et grossières.
    2. Appliquez la règle du facteur de surface sur volume = 10 aux cubes.
    3. Expliquez pourquoi les nanoparticules diffèrent des matériaux macroscopiques, leurs utilisations et les préoccupations soulevées.

    Source : Programme Cambridge International

    Nanoscience = structures de 1–100 nm (quelques centaines d'atomes). Les nanoparticules sont plus petites que les particules fines (PM2.5, 100–2500 nm), qui sont plus petites que les particules grossières/poussière (PM10, 1 × 10⁻⁵–2.5 × 10⁻⁶ m).

    Trois cubes se rétrécissant d'un facteur dix : à chaque étape, le rapport surface/volume est multiplié par dix.

    Surface : volume : lorsque le côté d'un cube diminue 10×, le ratio S:V augmente 10×. Les nanoparticules peuvent présenter des propriétés différentes du matériau en vrac en raison de ce haut ratio — catalyseurs (plus petites quantités nécessaires), délivrance de médicaments, cosmétiques, électronique. Préoccupations : les effets sur l'organisme et dans l'environnement ne sont pas encore entièrement connus.

    2.4

    Liste de contrôle avant de considérer ce sujet comme acquis
    • Les trois types de liaisons exprimés en termes d'électrons et de forces électrostatiques ; charges ioniques issues des numéros de groupe.
    • Schéma point-croix pour les huit molécules nommées ; limites des modèles citées.
    • Le tableau des propriétés ci-dessus reconstruit de mémoire — quelles forces sont vaincues lors de la fusion.
    • Diamant vs graphite vs graphène vs fullérènes, liaison et propriété.
    • (Chimie) Règle du facteur SA:V de 10 ; les trois bandes de taille de particules et utilisations et préoccupations liées aux nanoparticules.
  • 3

    Chimie quantitative
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    3.1

    Chimie quantitative : comptage des atomes par masse
    • Atoms are neither lost nor made: the balanced equation is a mass ledger, and conservation of mass closes every account.
    • The mole converts grams into particle counts; moles turn equations into reacting-mass arithmetic.
    • Yield, atom economy, concentration (chem only) and gas volumes (HT) finish the quantitative toolkit.
    3.1

    Conservation of mass and equations (4.3.1)
    Programme

    Mesures chimiques, conservation de la masse et équations (AQA 8462 énoncés 4.3.1.1-4.3.1.4).

    1. Équilibrez les équations symboliques et utilisez la conservation de la masse.
    2. Calculez les masses molaires relatives et le pourcentage en masse d'un élément.
    3. Expliquez les variations apparentes de masse lorsqu'un gaz est impliqué.
    4. Estimez l'incertitude comme étant l'amplitude des mesures répétées autour de la moyenne.

    Source : Programme Cambridge International

    Conservation de la masse 质量守恒: no atoms are lost or made, so the mass of products equals the mass of reactants. Symbol equations are équilibré in atom numbers; know the difference between a multiplier before a formula (numbers of units) and a subscript within it (atoms in the unit).

    Relative formula mass (Mr) 相对分子质量 = sum of the relative atomic masses in the numbers shown. In a balanced equation, ΣMr of reactants = ΣMr of products. Percentage by mass of an element = (Ar × number of atoms ÷ Mr) × 100 %.

    Left: a metal oxidising gains mass as oxygen joins. Right: a carbonate decomposing loses mass as CO2 escapes.

    Mass changes with gases: metal + oxygen → oxide gains mass; thermal decomposition of a carbonate loses the escaped CO₂ — no law is broken once the gas is counted.

    Uncertainty: every measurement carries uncertainty; use the range of repeated measurements about the mean as its estimate (and mean ± range/2 in calculations).

    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    conservation of mass/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv mæs/ conservation de la masse
    relative formula mass/ˈrelətɪv ˈfɔːmjʊlə mæs/ masse moléculaire relative
    3.2

    Moles and reacting masses — HT (4.3.2)
    Programme

    Moles et masses réagissantes, niveau supérieur (AQA 8462 énoncés 4.3.2.1-4.3.2.5).

    1. Utilisez la mole, la constante d'Avogadro et moles = masse / Mr.
    2. Calculez les masses réagissantes à partir d'équations équilibrées.
    3. Équilibrez les équations à partir des masses réagissantes.
    4. Expliquez et utilisez le réactif limitant.
    5. Calculez les concentrations en g/dm3 et, avec mol/dm3, les relations masse-volume.

    Source : Programme Cambridge International

    Le mole 摩尔: the mass of one mole of a substance in grams is numerically its Mr. One mole contains the Avogadro constant 阿伏伽德罗常数 of particles — 6.02 × 10²³ — the same count of stated particles (atoms, molecules, ions) as a mole of any other substance.

    The mole triangle: moles at the top, mass bottom centre, Mr bottom corners; cover the wanted quantity.
    $$\text{moles} = \frac{\text{mass (g)}}{M_r}$$

    Equations as mole ratios: Mg + 2 HCl → MgCl₂ + H₂ reads "1 mol Mg reacts with 2 mol HCl → 1 mol MgCl₂ + 1 mol H₂". Given any one mass, calculate all others: mass → moles → ratio → moles → mass.

    Balancing from masses: convert each mass to moles, divide by the smallest, clear fractions to whole numbers.

    Limiting reactant 限量反应物: the reactant completely used up limits the product; an excess of the other ensures completion. Calculate the product from the limiting reactant's moles only.

    Concentration 浓度: in g/dm³ for all tiers — mass of solute in a given volume; (HT) also mol/dm³: moles = concentration × volume(dm³), rearranged as needed.

    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    mole/məʊl/ mole
    Avogadro constant/ˌævəˈɡædrəʊ ˈkɒnstənt/ constante d'Avogadro
    limiting reactant/ˈlɪmɪtɪŋ rɪˈæktənt/ réactif limitant
    concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ concentration
    3.3

    Yield and atom economy — chemistry only (4.3.3)
    Programme

    Rendement et économie atomique, chimie uniquement (AQA 8462 énoncé 4.3.3).

    1. Donnez les trois raisons pour lesquelles le rendement est inférieur à 100 %.
    2. Calculer le rendement en pourcentage, et (HT) la masse théorique d'abord.
    3. Calculer l'économie atomique et expliquer son importance.

    Source : Programme Cambridge International

    Percentage yield 产率 is below 100 % because: the reaction is reversible; product is lost on separation; reactants react in unwanted ways.

    $$\%\ \text{yield} = \frac{\text{mass actually made}}{\text{maximum theoretical mass}} \times 100$$

    Atom economy 原子经济 measures how much of the starting material ends up in the useful product — high atom economy matters for sustainability and cost:

    $$\text{atom economy} = \frac{M_r \text{ of desired product}}{\text{sum of } M_r \text{ of all reactants}} \times 100\ \%$$

    (HT) calculate the theoretical mass from the balanced equation, then the yield.

    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    percentage yield/pəˈsentɪdʒ jiːld/ pourcentage de rendement
    atom economy/ˈætəm ɪˈkɒnəmi/ économie atomique
    3.4

    Concentrations in mol/dm³ — chemistry only, HT (4.3.4)
    Programme

    Concentrations en mol/dm3, chimie uniquement, niveau supérieur (AQA 8462 énoncé 4.3.4).

    1. Relier les quantités de matière, la masse, le volume et la concentration en mol/dm3.
    2. Calculer une concentration inconnue à partir des volumes de titrage et du rapport stœchiométrique.

    Source : Programme Cambridge International

    Concentration in mol/dm³ links moles, mass and volume: moles = C × V; from a titration 滴定, knowing the volumes of both solutions and one concentration gives the other — moles of acid = moles of alkali at neutralisation (respect the ratio in the equation).

    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    titration/taɪˈtreɪʃn/ titrage
    3.5

    Gas volumes — chemistry only, HT (4.3.5)
    Programme

    Volumes gazeux, chimie uniquement, HT (AQA 8462 énoncé 4.3.5).

    1. Énoncer que des volumes égaux de gaz contiennent un nombre égal de moles à même température et pression.
    2. Utiliser le rapport stœchiométrique pour relier les volumes gazeux dans les réactions.

    Source : Programme Cambridge International

    A given volume of gas contains the same number of moles at the same temperature and pressure — equal volumes = equal moles. The volumes of reacting gases (and products) follow the equation's ratio directly, e.g. 2 volumes of hydrogen react with 1 volume of oxygen.

    3.5

    Liste de contrôle avant de considérer ce sujet comme terminé
    • Balance equations; Mr and percentage-by-mass sums; explain apparent mass changes with gases.
    • (HT) mole ↔ mass conversions, Avogadro constant, ratio chains, balancing from masses, limiting reactant.
    • (Chem/HT) percentage yield with its three reasons; atom economy formula; titration concentration; gas-volume ratios.
  • 4

    Changements chimiques
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    4.1

    Chimie : réactivité, acides et électrolyse
    • Metals differ in how easily they lose electrons — the reactivity series 活动性顺序 orders them, drives displacement 置换 and decides how each is extracted.
    • Acids donate H⁺; alkalis donate OH⁻; their reaction makes a salt 盐 — and the salt's name reads off the acid and the base.
    • Electrolysis forces ions to give up or take electrons at electrodes — extracting the most reactive metals and splitting solutions.
    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    reactivity series/rɪəkˈtɪvɪti ˈsɪəriːz/ série de réactivité
    displacement/dɪˈspleɪsmənt/ déplacement
    salt/sɒlt/ sel
    4.1

    Reactivity of metals (4.4.1.1–4.4.1.4)
    Programme

    Réactivité des métaux (AQA 8462 énoncés 4.4.1.1-4.4.1.4).

    1. Rappeler l'ordre de la série de réactivité incluant le carbone et l'hydrogène, avec les réactions à l'eau et aux acides.
    2. Expliquer la réactivité comme la tendance à former des ions positifs et déduire l'ordre à partir des résultats.
    3. Relier la méthode d'extraction à la réactivité : réduction par le carbone vs électrolyse.
    4. (HT) Utiliser OIL RIG pour écrire les équations ioniques de déplacement et de redox.

    Source : Programme Cambridge International

    The reactivity ladder with carbon and hydrogen in their reference positions.

    Série de réactivité (learn the order): potassium, sodium, lithium, calcium, magnesium, [carbon], zinc, iron, [hydrogen], copper. Reactivity = the metal's tendency to form positive ions.

    • With water: K, Na, Li, Ca react ( fizzing, hydroxide + hydrogen); Mg very slow; Zn/Fe/Cu no reaction.
    • With dilute acids: Mg, Zn, Fe react → salt + hydrogen; Cu does not.
    • A more reactive metal displaces a less reactive one from its compound: Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu.

    Extraction: unreactive metals (gold) occur native; metals below carbon are extracted by réduction 还原 with carbon (loss of oxygen); metals above carbon need electrolysis 电解. Identify oxidation 氧化 (gain of oxygen) and reduction (loss of oxygen).

    (HT) Redox in electrons: oxidation is loss of electrons, reduction is gain — OIL RIG. Write ionic equations for displacement: Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu.

    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    reduction/rɪˈdʌkʃn/ réduction
    oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ oxydation
    electrolysis/ɪlekˈtrɒləsɪs/ électrolyse
    4.2

    Reactions of acids and making salts (4.4.2)
    Programme

    Réactions des acides (AQA 8462 énoncés 4.4.2.1-4.4.2.6).

    1. Prédire les produits des réactions acide-métal et acide-base, nommer les sels à partir de l'acide et de la base.
    2. Décrire la préparation d'un sel RP1 à partir d'un oxyde ou d'une carbonate insoluble.
    3. Utiliser l'échelle de pH, l'indicateur universel et la sonde pH ; écrire l'équation ionique de neutralisation.
    4. (Chimie) Décrire la méthode de titrage (RP2) et les acides forts vs faibles avec la règle du pH par facteur de 10.

    Source : Programme Cambridge International

    Acids neutralised by alkalis (soluble hydroxides) and bases (insoluble oxides/hydroxides) → salt + water; by metal carbonates → salt + water + carbon dioxide. The acid decides the salt's negative ion: hydrochloric → chlorides, nitric → nitrates, sulfuric → sulfates; the base supplies the positive ion. Predict products and write salt formulae from ion charges.

    Making a soluble salt (RP1): add the insoluble solid (metal oxide/carbonate) to warm dilute acid until no more dissolves (excess solid proves completion), filter off the excess, evaporate to the crystallisation point and leave to crystallise; dry the crystals.

    pH scale: 0–14, measured with universal indicator or a pH probe; 7 neutral, <7 acid, >7 alkaline. Acids give H⁺(aq); alkalis give OH⁻(aq). Neutralisation 中和: H⁺ + OH⁻ → H₂O.

    (Chem) Titrations 滴定 (RP2): measure reacting volumes of a strong acid and strong alkali accurately — burette, pipette, indicator; (HT) calculate concentrations in mol/dm³ and g/dm³ (topic 3.4 methods).

    (HT) Strong and weak acids: strong acids (HCl, HNO₃, H₂SO₄) are completely ionised; weak acids (ethanoic, citric, carbonic) are partially ionised. Same concentration → stronger acid → lower pH. Each pH unit down multiplies [H⁺] by 10. Dilute/concentrated = amount of substance per volume — different axis from strong/weak.

    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    neutralisation/ˌnjuːtrəlaɪˈzeɪʃn/ neutralisation
    titration/taɪˈtreɪʃn/ titrage
    4.3

    Electrolysis (4.4.3)
    Programme

    Électrolyse (AQA 8462 énoncés 4.4.3.1-4.4.3.4).

    1. Décrire les électrolytes, l'attraction des électrodes et la décharge.
    2. Prédire les produits pour les composés binaires fondus et les solutions aqueuses.
    3. Expliquer l'extraction de l'aluminium : mélange cryolite et remplacement des anodes.
    4. (HT) Rédiger les demi-équations équilibrées aux deux électrodes.

    Source : Programme Cambridge International

    An electrolysis cell: Al3+ ions moving to the cathode 阴极, O2− to the anode 阳极, with the half-equations.

    Electrolytes 电解质: molten or dissolved ionic compounds — ions free to move, so they conduct. Positive ions → cathode (negative); negative ions → anode (positive); ions are discharged as elements.

    • Molten binary compounds (lead bromide): metal at the cathode, non-metal at the anode.
    • Extraction (aluminium): electrolysis of molten Al₂O₃ + cryolite — the mixture lowers the melting point, saving energy; carbon anode burns away (with the oxygen produced) and must be replaced. Electrolysis is used when the metal is too reactive for carbon reduction.
    • Aqueous solutions (RP3): at the cathode, hydrogen is produced if the metal is more reactive than hydrogen (else the metal deposits); at the anode, oxygen — unless halide ions are present, when the halogen forms.

    (HT) Half-equations 半方程 — balance charge with electrons:

    • cathode: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu; 2H⁺ + 2e⁻ → H₂
    • anode: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻; 4OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4e⁻
    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    cathode/ˈkæθəʊd/ cathode
    anode/ˈænəʊd/ anode
    electrolyte/ɪˈlektrəlaɪt/ électrolyte
    half equation/hɑːf ɪˈkweɪʒn/ half equation : demi-équation
    4.3

    Liste de contrôle avant de considérer ce sujet comme terminé
    • Recite the reactivity series with carbon and hydrogen in place; predict water/acid/displacement reactions.
    • Extraction: carbon reduction vs electrolysis, with reasons; (HT) OIL RIG with ionic equations.
    • Salt names from acid + base; RP1 method in order; H⁺ + OH⁻ → H₂O.
    • (Chem) titration method; (HT) strong vs weak with the pH ×10 rule.
    • Electrolysis products for molten and aqueous cases; (HT) half-equations both electrodes.
  • 5

    Variations d'énergie
    Ouvrir ce sujet sur sa propre page
    5.1

    Variations d'énergie : réactions qui chauffent et réactions qui refroidissent
    • Exothermic 放热 reactions give energy out — the surroundings warm; endothermic 吸热 reactions take it in — they cool.
    • Reaction profile 反应能量图s show the activation energy 活化能 and the overall change; (HT) bond energies add up the same story.
    • Chemical cells and fuel cell 燃料电池s (chemistry only) turn reaction energy into electricity.
    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    exothermic/eɡzəˈðɜːmɪk/ exothermique
    endothermic/ˌendəʊˈθɜːmɪk/ endothermique
    activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ énergie d'activation
    reaction profile/rɪˈækʃn ˈprəʊfaɪl/ profil énergétique de réaction
    fuel cell/ˈfjuːəl sel/ pile à combustible
    5.1

    Exothermic and endothermic reactions (4.5.1)
    Programme

    Réactions exothermiques et endothermiques (déclarations AQA 8462 4.5.1.1-4.5.1.3).

    1. Définir les réactions exothermiques et endothermiques à partir du changement de température, avec exemples et utilisations.
    2. Dessiner et interpréter les profils réactionnels avec énergie d'activation et variation d'énergie totale.
    3. (HT) Calculer la variation d'énergie totale à partir des énergies de liaison et expliquer la différence entre les deux types de réactions.

    Source : Programme Cambridge International

    Energy is conserved: energy transferred to the surroundings comes off the products' store. An exothermique reaction transfers energy vers l'extérieur — the surroundings' temperature rises (combustion, many oxidations, neutralisation; uses: hand warmers, self-heating cans). An endothermique reaction takes energy in — the temperature falls (thermal decomposition, citric acid + sodium hydrogencarbonate; uses: sports injury packs). Judge each from the temperature change of the surroundings; ΔH calculations are not required.

    Reaction profiles for exothermic and endothermic reactions, with activation energy and overall energy change arrows.

    Reaction profiles: reactions need colliding particles with at least the activation energy. Draw and read energy-level diagrams — relative energies of reactants and products, the activation energy arrow from the reactants' level, the overall energy change, curved line between. Exothermic: products below reactants; endothermic: products above.

    (HT) Bond energies 键能: energy is supplied to break reactant bonds and released when product bonds form:

    • exothermic — forming releases more than breaking costs;
    • endothermic — breaking costs more than forming releases.

    Overall change = Σ(bond energies broken) − Σ(bond energies formed). A catalyst lowers the activation energy — it does not change the overall energy change.

    RP4: investigate the variables affecting temperature changes in reacting solutions (e.g. volume/concentration) — plan variables, measure ΔT, plot, conclude.

    5.2

    Piles chimiques et piles à combustible — chimie uniquement (4.5.2)
    Programme

    Piles chimiques et piles à combustible, chimie uniquement (déclaration AQA 8462 4.5.2).

    1. Expliquer comment les piles produisent de l'électricité et sur quoi dépend la tension.
    2. Comparer les piles non rechargeables et rechargeables.
    3. Décrire les piles à combustible hydrogène et (HT) leurs demi-équations aux électrodes, en les évaluant par rapport aux piles rechargeables.

    Source : Programme Cambridge International

    Cellules contain chemicals that react to produce electricity. The voltage depends on the type of electrode et electrolyte; a simple cell is two different metals in an electrolyte — the more reactive metal produces the higher voltage (it releases electrons more readily). Batteries = cells in série for greater voltage.

    Non-rechargeable 可充电 (alkaline) cells stop when a reactant runs out; rechargeable cells reverse their reactions when an external current is supplied.

    Fuel cells: fuel (e.g. hydrogen) + oxygen supplied continuously; the fuel is oxidised electrochemically to give a potential difference. Overall: hydrogen → water. Evaluate against rechargeable batteries: no pollutants at point of use, continuous refuel; but hydrogen storage, production and cost weigh against. (HT) half-equations for the hydrogen fuel cell:

    • negative electrode: 2 H₂ → 4 H⁺ + 4e⁻ (or 2 H₂ + 4 OH⁻ → 4 H₂O + 4e⁻)
    • positive electrode: O₂ + 4 H⁺ + 4e⁻ → 2 H₂O (or O₂ + 2 H₂O + 4e⁻ → 4 OH⁻)
    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    rechargeable/rɪˈtʃɑːdʒəbl/ rechargeable
    5.2

    Liste de contrôle avant de considérer ce sujet comme terminé
    • Define exo/endo from temperature change, with two examples and two uses each.
    • Draw both reaction profiles with activation energy and overall change labelled.
    • (HT) Bond-energy sums both ways round; catalyst effect on the profile.
    • (Chem) Cell voltage factors; rechargeable vs non-rechargeable; fuel cell equations and evaluation.
    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    bond energy/bɒnd ˈenədʒi/ énergie de liaison
  • 6

    Vitesse et étendue du changement chimique
    Ouvrir ce sujet sur sa propre page
    6.1

    Vitesse et étendue du changement chimique
    • La vitesse est une quantité par seconde — lire ces valeurs dans des tableaux, des graphiques et des tangentes ; la théorie des collisions explique chaque facteur qui la modifie.
    • Les réversibles aboutissent à un équilibre dynamique ; (HT) Le principe de Le Chatelier prédit comment chaque condition déplace cet équilibre.
    • L'industrie optimise simultanément la vitesse et le rendement — conditions de compromis.
    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    tangent/ˈtændʒənt/ tangente
    6.1

    Vitesse de réaction (4.6.1)
    Programme

    Vitesse de réaction (déclarations AQA 8462 4.6.1.1-4.6.1.5).

    1. Calculer les vitesses moyennes en g/s, cm3/s et (HT) mol/s, et lire les graphiques produit-temps avec des tangentes.
    2. Rappel des cinq facteurs affectant la vitesse et investigation de la concentration (RP5).
    3. Expliquer chaque facteur avec la théorie des chocs et l'énergie d'activation.
    4. Décrire les catalyseurs et leur effet sur le profil réactionnel, y compris les enzymes.

    Source : Programme Cambridge International

    Calculer les vitesses : vitesse de réaction = quantité de réactif consommé ÷ temps, ou produit formé ÷ temps — en g/s ou cm³/s (HT aussi mol/s). Interpréter les graphiques produit-vs-temps (pente initiale forte, aplatissement lorsque le réactif s'épuise) ; tracer des tangentes et utiliser leur gradient comme vitesse instantanée à ce moment précis (HT calculer cette valeur).

    Volume de gaz en fonction du temps pour trois concentrations, avec une tangente tracée pour mesurer la vitesse instantanée.

    Facteurs affectant la vitesse : concentration (solution), pression (gaz), surface (solide), température, catalyseurs. RP5 : explorer la concentration par (a) la mesure du volume de gaz produit et (b) l'observation d'un changement de couleur/turbidité — hypothèse, variables, répétitions.

    Théorie des collisions : les réactions ne se produisent que si les particules entrent en collision avec au moins l'énergie d'activation. Augmenter la concentration/pression dense les particules — collisions plus fréquentes ; réduire la taille des solides augmente le rapport surface/volume — plus de surface exposée, collisions plus fréquentes ; augmenter la température donne aux particules plus d'énergie — plus de collisions ET plus de collisions dépassant l'énergie d'activation.

    Catalyseurs : changent la vitesse sans être consommés ; chaque réaction possède son propre catalyseur ; les enzymes sont des catalyseurs biologiques. Un catalyseur offre une voie alternative avec une énergie d'activation plus faible — l'identifier par l'accélération de la réaction tout en n'apparaissant jamais dans l'équation globale. Son profil réactionnel conserve le même changement énergétique total mais avec un pic plus bas :

    Profils de réaction avec et sans catalyseur — même variation globale, énergie d'activation plus faible.
    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    rate of reaction/reɪt ɒv rɪˈækʃn/ vitesse de réaction
    collision theory/kəˈlɪʒn ˈθɪəri/ théorie des collisions
    activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ énergie d'activation
    catalyst/ˈkætəlɪst/ catalyseur
    reversible reaction/rɪˈvɜːsɪbl rɪˈækʃn/ réaction réversible
    dynamic equilibrium/daɪˈnæmɪk ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ dynamic equilibrium : équilibre dynamique
    Le Chatelier principle/lə ˈtʃeɪtlɪə ˈprɪnsɪpl/ Principe de Le Chatelier
    6.2

    Réactions réversibles et équilibre dynamique (4.6.2)
    Programme

    Réactions réversibles et équilibre dynamique (déclarations AQA 8462 4.6.2.1-4.6.2.3).

    1. Représenter les réactions réversibles et leurs variations d'énergie opposées.
    2. Définir l'équilibre dynamique dans un système fermé.
    3. (HT) Prédire l'effet des changements de concentration, de pression et de température selon le principe de Le Chatelier, et l'effet nul du catalyseur.

    Source : Programme Cambridge International

    Réactions réversibles : les produits peuvent réagir pour reformer les réactifs — notées avec la flèche ⇌. Si exothermique dans un sens, endothermique dans l'autre, transférant la même quantité d'énergie.

    Équilibre : dans un système fermé, l'équilibre est atteint lorsque les vitesses directe et inverse sont égales — les concentrations cessent de varier bien que les deux réactions continuent (dynamique).

    (HT) Principe de Le Chatelier : un système à l'équilibre répond en cherchant à contrebalancer toute perturbation :

    • concentration ↑ d'un réactif → formation accrue de produit (et vice versa);
    • pression ↑ → le positionnement se déplace vers le côté ayant le moins de molécules gazeuses;
    • température ↑ → le positionnement se déplace dans le sens endothermique (↓ pour le sens exothermique).

    Un catalyseur ne déplace pas l'équilibre — il permet d'atteindre l'équilibre plus rapidement. L'industrie choisit des conditions compromis équilibrant vitesse, rendement, sécurité et coût (ex. : le procédé Haber au sujet 10).

    6.2

    Liste de contrôle avant de considérer ce sujet comme acquis
    • Vitesse issue d'un tableau, de la pente d'un graphique, et (HT) de la tangente.
    • Chacun des cinq facteurs expliqués par la théorie des chocs, nommant ce qui se passe sur la fréquence et l'énergie des chocs.
    • Effet du catalyseur sur le profil ; non consommé ; enzymes.
    • La flèche ⇌ ; équilibre comme vitesses égales ; (HT) prédire les trois changements de conditions avec Le Chatelier ; conditions compromis justifiées.
  • 7

    Chimie organique
    Ouvrir ce sujet sur sa propre page
    7.1

    Chimie organique : familles du carbone
    • Pétrole brut — biomasse planctonique ancienne — séparé en fractions ; alcanes (CₙH₂ₙ₊₂) brûlent comme carburants ; craquage transforme de grosses molécules en petits alcanes et alcènes réactifs (CₙH₂ₙ).
    • Alcènes, alcools et acides carboxyliques (chimie uniquement) sont des familles de groupes fonctionnels aux réactions prévisibles.
    • Polymères — addition (monomères alcènes) et (HT) condensation — ainsi que ceux de la nature : protéines, amidon, cellulose, ADN.
    7.1

    Pétrole brut, carburants et matières premières (4.7.1)
    Programme

    Pétrole brut, carburants et matières premières (énoncés AQA 8462 4.7.1.1-4.7.1.4).

    1. Décrire l'origine et la composition du pétrole brut ; nommer et formuler les quatre premiers alcanes.
    2. Expliquer la distillation fractionnée et relier les propriétés des fractions à leurs utilisations.
    3. Relier la taille des molécules au point d'ébullition, à la viscosité et à l'inflammabilité.
    4. Décrire les conditions et produits du craquage, équilibrer les équations de craquage et utiliser le test à l'eau de brome.

    Source : Programme Cambridge International

    Le pétrole brut est une ressource finie dans les roches — les restes de biomasse ancienne, principalement du plancton enfoui dans la boue. C'est un mélange d'hydrocarbures (hydrogène + carbone seulement), principalement d'alcanes, formule générale CₙH₂ₙ₊₂ : méthane, éthane, propane, butane (connaitre les noms + formules dans toutes les représentations).

    Une colonne de fractionnement : les petites molécules condensent en haut, les grandes fractions visqueuses en bas.

    Distillation fractionnée : les fractions contiennent des molécules ayant un nombre de carbones similaire ; elles sont séparées par évaporation et condensation à différents niveaux de la colonne — petites molécules en haut (point d’ébullition bas), grandes en bas. Les fractions fournissent des combustibles (essence, gazole, kérosène, fioul lourd, GPL) et des matières premières pour les pétrochimies — solvants, lubrifiants, polymères, détergents.

    Les propriétés suivent la taille moléculaire : plus les molécules sont grosses → point d’ébullition plus élevé, viscosité plus grande, inflammabilité plus faible — ce qui correspond à l’usage de chaque fraction.

    Craquage : rupture de gros hydrocarbures en molécules plus petites et plus utiles — craquage catalytique (haute température + catalyseur) ou craquage vapeur (haute température + vapeur). Produits : une petite alcane (combustible) + un alcène (matière première pour polymères). Alcènes sont plus réactifs : ils décolorisent l’eau brome (orange → incolore) — le test de l’alcène. Équilibrer les équations de craquage à partir des formules données.

    7.2

    Alcènes, alcools et acides carboxyliques — chimie uniquement (4.7.2)
    Programme

    alcènes, alcools et acides carboxyliques, chimie uniquement (énoncés AQA 8462 4.7.2.1-4.7.2.4).

    1. Reconnaître les alcènes CnH2n comme insaturés et décrire leurs réactions d'addition.
    2. Décrire les quatre réactions et utilisations des quatre premiers alcools, avec les conditions de fermentation.
    3. Décrire les réactions des quatre premiers acides carboxyliques, y compris la formation d'esters, et (HT) l'ionisation des acides faibles.

    Source : Programme Cambridge International

    Alcènes CₙH₂ₙ possèdent la double liaison C=C — insaturés (deux hydrogènes de moins que l’alcane avec le même nombre de carbones). Membres : éthène, propène, butène, pentène. Réactions d’un groupe fonctionnel confèrent à une famille ses réactions :

    • combustion — mais flammes fumeuses (incomplète) ;
    • avec hydrogène → alcane (catalyseur nickel) ; avec eau → alcool (vapeur, catalyseur acide phosphorique) ; avec halogènes → dihaloalcanes (test à l’eau brome).

    Alcools –OH : méthanol, éthanol, propanol, butanol. Réactions : avec sodium (effervescence, hydrogène) ; combustion dans l’air (combustion propre — combustibles) ; dissolution dans l’eau ; oxydés (air/agent oxydant) → acide carboxylique. Usages : combustibles, solvants, boissons alcoolisées. Fermentation : sucre + levure → solution d’éthanol dans des conditions chaudes et sans oxygène.

    Acides carboxyliques –COOH : acide méthanoïque, éthylique, propanoïque, butanoïque. Réagissent avec les carbonates (effervescence, CO₂), se dissolvent dans l’eau (faiblement acides — HT : partiellement ionisés, donc pH plus élevé qu’un acide fort), réagissent avec les alcools → esters (acétate d’éthyle) + eau.

    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    hydrocarbon/ˈhaɪdrəkɑːbən/ hydrocarbure
    alkane/ˈælkeɪn/ alcane
    alkene/ˈælkiːn/ alcène
    cracking/ˈkrækɪŋ/ craquage
    fractional distillation/ˈfrækʃənl dɪstɪˈleɪʃn/ fractionnement
    functional group/ˈfʌŋkʃənl ɡruːp/ groupe fonctionnel
    fermentation/fɜːmənˈteɪʃn/ fermentation
    addition polymerisation/əˈdɪʃn ˌpɒlɪməraɪˈzeɪʃn/ polymérisation par addition
    condensation polymerisation/kɒndenˈseɪʃn ˌpɒlɪməraɪˈzeɪʃn/ polymérisation par condensation
    monomer/ˈmɒnəʊmə/ monomère
    7.3

    Polymères (4.7.3)
    Programme

    Polymères (énoncés AQA 8462 4.7.3.1-4.7.3.2).

    1. Dessiner les polymères d'addition à partir de monomères alcènes et relier les unités répétitives aux monomères.
    2. (HT) Expliquer la polymérisation par condensation avec les groupes fonctionnels, avec des exemples de polyesters et de polypeptides.
    3. Nommer la structure de l'ADN et les monomères des protéines, de l'amidon et de la cellulose.

    Source : Programme Cambridge International

    La polymérisation par addition ouvre la double liaison C=C et lie les monomères ; la polymérisation par condensation libère de l’eau entre deux monomères bifonctionnels.

    Polymérisation par addition : de nombreux monomères (alcènes, avec C=C) se lient pour former un seul polymère — poly(éthène) à partir d’éthène, poly(propène) à partir de propène. L’unité répétitive contient exactement les atomes du monomère — rien d’autre n’est formé. Dessiner : monomère → unité répétitive avec la double liaison ouverte.

    (HT) Polymérisation par condensation : les monomères portent chacun deux groupes fonctionnels ; leur jonction libère une petite molécule — généralement de l’eau. Deux monomères différents portant chacun deux groupes identiques : ex. éthanediol + acide hexanedioïque → polyester. Acides aminés (H₂N…COOH) condensent → polypeptides ; différents acides aminés dans une chaîne → protéines (glycine comme exemple).

    Polymères naturels : ADN — deux chaînes polymères de quatre nucléotides en hélice double ; protéines (monomères acides aminés), amidon (sucres), cellulose (sucres).

    7.3

    Liste de contrôle avant de considérer ce sujet comme acquis
    • Noms/formules d’alcanes C1–C4 ; ordre des fractions selon les tendances de point d’ébullition, viscosité et inflammabilité.
    • Conditions de craquage, produits et équations équilibrées ; test à l’eau brome avec changement de couleur.
    • (Chimie) Groupe fonctionnel alcène et ses trois réactions d’addition ; quatre réactions des alcools + conditions de fermentation ; trois réactions des acides carboxyliques.
    • Polymère par addition à partir du monomère et inversement ; (HT) principes de condensation avec polyester ; nucléotides de l’ADN + monomères des trois autres polymères naturels.
  • 8

    Analyse chimique
    Ouvrir ce sujet sur sa propre page
    8.1

    Analyse chimique : prouver la présence de substances
    • Une substance pure en chimie désigne un élément ou un composé unique — son point de fusion et son point d’ébullition le confirment ; les formulations sont des mélanges volontaires.
    • La chromatographie sépare par distribution entre les phases — les valeurs Rf identifient les taches.
    • Tests gazeux (H₂, O₂, CO₂, Cl₂) et (chimie uniquement) tests ioniques — couleurs de flamme, précipités d'hydroxydes, carbonates, halogénures, sulfates — constituent la boîte à outils de l'analyste.
    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    pure substance/pjʊə ˈsʌbstəns/ Substance pure
    formulation/ˌfɔːmjʊˈleɪʃn/ formulation : formulation
    chromatography/krəʊməˈtɒɡrəfi/ chromatographie
    stationary phase/ˈsteɪʃənəri feɪz/ stationary phase : phase stationnaire
    mobile phase/ˈməʊbaɪl feɪz/ mobile phase : phase mobile
    precipitate/prɪˈsɪpɪteɪt/ précipité
    flame test/fleɪm test/ flame test : essai à la flamme
    spectroscopy/spekˈtrɒskəpi/ Spectroscopie
    8.1

    Pureté, formulations et chromatographie (4.8.1)
    Programme

    Pureté, formulations et chromatographie (AQA 8462 énoncés 4.8.1.1-4.8.1.3).

    1. Distinguer les substances pures des mélanges à l'aide de données sur les points de fusion et d'ébullition.
    2. Identifier les formulations et expliquer leur objectif.
    3. Expliquer la chromatographie sur papier, calculer les valeurs Rf et interpréter les chromatogrammes.

    Source : Programme Cambridge International

    Substance pure — un seul élément ou composé, non mélangé à autre chose. Les substances pures fondent et bouillent à des températures spécifiques et nettes ; les mélanges fondent sur une plage — utiliser les données de point de fusion/ébullition pour les distinguer. (Dans le langage courant, « pur » signifie non dilué — lait pur — un sens différent.)

    Formulations — mélanges conçus comme produits utiles, chaque composant en quantités soigneusement dosées pour un but : carburants, agents nettoyants, peintures, médicaments, alliages, engrais, aliments. Identifier l'un à partir d'informations données.

    Chromatographie — une phase stationnaire (le papier) et une phase mobile (le solvant) ; la séparation dépend de la distribution de chaque substance entre les phases — celles plus liées à la phase stationnaire restent plus basses. Mesurer :

    $$R_f = \\frac{\\text{distance moved by substance}}{\\text{distance moved by solvent}}$$
    Un chromatogramme avec trois taches et les distances utilisées dans le calcul du Rf.

    Différents composés ont des valeurs Rf différentes selon les solvants — les utiliser pour identifier ; un composé pur donne une seule tache dans tout solvant.

    8.2

    Identification des gaz courants (4.8.2)
    Programme

    Identification des gaz courants (énoncé AQA 8462 4.8.2).

    1. Décrire les tests et résultats positifs pour l'hydrogène, l'oxygène, le dioxyde de carbone et le chlore.

    Source : Programme Cambridge International

    Gaz Test Résultat positif
    hydrogène allumette brûlante craquement caractéristique
    oxygène allumette incandescente rallume
    dioxyde de carbone faire passer dans l'eau de chaux devient trouble/laitée
    chlore papier litmus humide décoloré/blanchi
    8.3

    Identification des ions — chimie uniquement (4.8.3)
    Programme

    Identification des ions, chimie uniquement (énoncé AQA 8462 4.8.3).

    1. Donner les couleurs de la flamme pour Li, Na, K, Ca et Cu, en notant le masquage dans les mélanges.
    2. Identifier les ions métalliques avec une solution d'hydroxyde de sodium, y compris le test à l'excès d'aluminium.
    3. Tester les carbonates, halogénures et sulfates avec des réactifs et les couleurs des précipités.
    4. (HT) Décrire la spectroscopie d'émission atomique et ses avantages.

    Source : Programme Cambridge International

    Tests de flamme (cations) : lithium — cramoisi ; sodium — jaune ; potassium — lilas ; calcium — orange-rouge ; cuivre — vert. Dans un mélange, certaines couleurs masquent d'autres.

    Hydroxydes métalliques (solution d'hydroxyde de sodium) : Al³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ donnent des précipités blancs — mais seul Al(OH)₃ se dissout en excès de NaOH ; précipités Cu²⁺ bleu, Fe²⁺ vert, Fe³⁺ brun.

    Carbonates : ajouter de l'acide dilué — effervescence ; le gaz rend l'eau de chaise trouble.

    Halogénures : ajouter de l'acide nitrique dilué puis du nitrate d'argent — précipités AgCl blanc, AgBr crème, AgI jaune.

    Sulfates : ajouter de l'acide chlorhydrique dilué puis du chlorure de baryum — précipité blanc de BaSO₄.

    La boîte à outils des tests d'ions : réactif, ion et résultat observé pour chaque famille de tests.

    (HT) Spectroscopie d'émission de flamme : l'instrument trace le spectre d'émission linéaire ; les positions des raies identifient le métal, leur intensité sa concentration. Avantages sur les tests à la flamme : très sensible, fonctionne sur les mélanges, rapide.

    8.3

    Liste de contrôle avant de considérer ce sujet comme acquis
    • Pur vs mélange par point de fusion ; nommez cinq formulations.
    • Rf calculé à partir d'un chromatogramme ; pourquoi un composé pur donne une seule tache.
    • Les quatre tests gazeux avec leurs résultats.
    • (Chimie) couleurs de flamme ; couleurs des hydroxydes avec l'astuce de l'aluminium en excès ; réactifs des carbonates/halogénures/sulfates et couleurs des précipités ; (HT) avantages de la spectroscopie.
  • 9

    Chimie de l'atmosphère
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    9.1

    Chimie de l'atmosphère : quatre milliards d'années d'air
    • L'atmosphère primitive provenait de l'activité volcanique — son CO₂ a refroidi sous forme de vapeur et s'est condensé dans les océans ; la photosynthèse (algues, plantes) a augmenté l'oxygène et enfoui le carbone.
    • Gaz à effet de serre — CO₂ et méthane — retiennent le rayonnement ; les activités humaines les augmentent et le climat global change.
    • Polluants issus des combustibles — CO, SO₂, NOₓ, particules — chacun avec une source, une chimie et une conséquence.
    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    greenhouse gas/ˈɡriːnhaʊs ɡæs/ Gaz à effet de serre
    photosynthesis/ˌfəʊtəʊˈsɪnθəsɪs/ Photosynthèse
    fossil fuel/ˈfɒsl ˈfjuːəl/ Combustible fossile
    global climate change/ˈɡləʊbl ˈklaɪmət tʃeɪndʒ/ Changement climatique mondial
    acid rain/ˈæsɪd reɪn/ Pluies acides
    incomplete combustion/ɪŋkəmˈpliːt kəmˈbʌstʃn/ Combustion incomplète
    particulates/pəˈtɪkjʊleɪts/ Particules en suspension
    9.1

    Évolution de l'atmosphère terrestre (4.9.1)
    Programme

    Évolution de l'atmosphère terrestre (énoncés AQA 8462 4.9.1.1-4.9.1.2).

    1. Décrire les preuves et la composition de l'atmosphère primitive.
    2. Expliquer comment les océans, les carbonates et la photosynthèse ont modifié l'atmosphère jusqu'à sa composition actuelle.

    Source : Programme Cambridge International

    Une évolution possible de l'atmosphère : gaz volcaniques primitifs, ère des algues et proportions actuelles.

    Théories : l'atmosphère primitive ne peut être connue avec certitude — les preuves proviennent de gaz piégés dans la glace ancienne et des atmosphères planétaires actuelles. Une intense activité volcanique a dégagé des gaz : principalement du dioxyde de carbone, avec de la vapeur d'eau, de l'azote et des traces de méthane et d'ammoniac — peu ou pas d'oxygène.

    La vapeur d'eau s'est condensée pour former les océans ; le CO₂ s'y est dissous et a été fixé dans les sédiments carbonatés (coquillages). Sur environ 2.7 milliard d'années, les algues et plantes ont effectué la photosynthèse, absorbant le CO₂ et libérant de l'oxygène — l'oxygène a augmenté, le CO₂ a diminué ; une grande partie du carbone a été enfouie sous forme de combustibles fossiles. L'azote, inerte, s'est accumulé pour dominer l'air actuel : environ quatre-cinquièmes N₂, un cinquième O₂, plus de l'argon et ~0.04 % de CO₂.

    9.2

    Gaz à effet de serre et changement climatique mondial (4.9.2)
    Programme

    Gaz à effet de serre et changement climatique global (énoncés AQA 8462 4.9.2.1-4.9.2.3).

    1. Nommer les gaz à effet de serre et expliquer le mécanisme en termes de longueur d'onde.
    2. Relier les activités humaines aux niveaux croissants de gaz et interpréter les données climatiques fournies.
    3. Décrire les conséquences du changement climatique global et les fondements du consensus scientifique.

    Source : Programme Cambridge International

    Le mécanisme de serre : rayonnement ondes courtes entrant, infrarouge ondes longues sortant, avec une partie réémise vers le bas par la couche gazeuse.

    Gaz à effet de serre — dioxyde de carbone, méthane et vapeur d'eau — absorbent et réémettent une partie du rayonnement infrarouge à longue longueur d'onde que la Terre chaude émet vers l'espace, maintenant la surface plus chaude qu'elle ne serait autrement. L'hypothèse du changement climatique mondial stipule que l'augmentation des niveaux de gaz à effet de serre élève la température moyenne.

    Causes humaines : déforestation (moins de CO₂ absorbé), combustion de combustibles fossiles (plus de CO₂), élevage bovin/riziculture et décharges (méthane). Conséquences discutées dans le programme : fonte des glaces, élévation du niveau de la mer, modification des précipitations et intempéries extrêmes. Le consensus scientifique repose sur des preuves revues par les pairs — interprétez les données fournies sur la température, le CO₂ et le méthane au fil du temps.

    9.3

    Polluants atmosphériques et leurs sources (4.9.3)
    Programme

    Polluants atmosphériques et leurs sources (énoncé AQA 8462 4.9.3).

    1. Relier la combustion complète et incomplète aux produits CO2, eau, CO et particules, ainsi qu'à leurs effets.
    2. Expliquer la formation et les effets du dioxyde de soufre et des oxydes d'azote, y compris les pluies acides et leur réduction.

    Source : Programme Cambridge International

    La combustion des combustibles libère :

    • monoxyde de carbone (CO) — gaz toxique résultant d'une combustion incomplète en présence d'oxygène limité ; se lie à l'hémoglobine, réduisant le transport de l'oxygène;
    • particules de carbone (suie) — également issues de la combustion incomplète ; aggravent les problèmes respiratoires et provoquent un assombrissement global;
    • dioxyde de soufre (SO₂) et oxydes d'azote (NOₓ) — provenant des impuretés du carburant / de l'azote réagissant aux températures du moteur ; causent les pluies acides (endommageant les arbres, les lacs, les bâtiments) — éliminés des gaz d'échappement par neutralisation avec des alcalis (ex. : oxyde de calcium);
    • NOₓ se forme aussi à haute température dans les moteurs par N₂ + O₂, et contribue au smog photochimique.

    Combustion complète — en présence d'abondant d'oxygène — ne produit que CO₂ et de l'eau.

    9.3

    Liste de contrôle avant de considérer ce sujet comme acquis
    • La séquence d'évolution avec les preuves et leur incertitude ; composition actuelle en fractions.
    • Mécanisme de serre selon la longueur d'onde ; quatre causes humaines ; consensus et interprétation des données.
    • Pour chaque polluant : source, combustion complète vs incomplète, effet, et une solution d'atténuation.
  • 10

    Utilisation des ressources
    Ouvrir ce sujet sur sa propre page
    10.1

    Utilisation des ressources : chimie durable
    • Les ressources sont utilisées, réutilisées et recyclées ; eau potable — eau douce filtrée et stérilisée, ou eau de mer dessalée — est le premier élément essentiel.
    • Les analyses du cycle de vie évaluent le coût environnemental d'un produit étape par étape ; réduire–réutiliser–recycler diminue l'impact à chaque étape.
    • (Chimie) prévention de la corrosion, alliages, céramiques/polymères/composites, et chimie de compromis du procédé Haber.
    Vocabulaire Entrainer
    English Français
    potable water/ˈpəʊtəbl ˈwɔːtə/ Eau potable
    desalination/dɪˌsælɪˈneɪʃn/ Désalinisation
    sustainable development/səˈsteɪnəbl dɪˈveləpmənt/ Développement durable
    life cycle assessment/laɪf ˈsaɪkl əˈsesmənt/ Évaluation du cycle de vie
    corrosion/kəˈrəʊʒn/ Corrosion
    sacrificial protection/ˌsækrɪˈfɪʃl prəˈtekʃn/ Protection sacrificielle
    composite/ˈkɒmpəzɪt/ composite
    thermosetting polymer/ˈθɜːməsɪtɪŋ ˈpɒlɪmə/ Polymère thermoset
    Haber process/ˈheɪbə ˈprəʊses/ Procédé Haber
    10.1

    Ressources et eau potable (4.10.1)
    Programme

    Ressources et eau potable (déclarations AQA 8462 4.10.1.1-4.10.1.4).

    1. Distinguer ressources finies et renouvelables et définir le développement durable.
    2. Distinguer eau potable et eau pure et décrire le traitement au Royaume-Uni ; comparer avec la désalinisation.
    3. Décrire le traitement des eaux usées par ordre, et comparer la facilité d'obtenir de l'eau potable à partir d'eaux usées, souterraines et salées.
    4. (HT) Décrire la phytomining et le bioleaching pour les minerais de cuivre de faible teneur.

    Source : Programme Cambridge International

    Les humains utilisent les ressources de la Terre pour le chauffage, le logement, la nourriture et les transports ; les ressources finies (minerais, combustibles fossiles) sont traitées pour produire de l'énergie et des matériaux ; les ressources renouvelables se régénèrent. Le développement durable répond aux besoins actuels sans compromettre les générations futures.

    Eau potable — sûre à boire : faible teneur en sels dissous et microbes — mais pas de l'eau pure (elle contient des substances dissoutes). Production d'eau potable : source, filtres à sable, stérilisation — avec l'alternative énergivore du dessalement.

    Au Royaume-Uni, l'eau de pluie fraîche est rendue potable par : choisir une source → filtres à sable → stérilisation (avec chlore, ozone ou lumière UV). Là où l'eau douce est rare, le dessalement — distillation ou osmose inverse — nécessite de grandes quantités d'énergie.

    Traitement des eaux usées (eaux d'égout) : tamisage et retrait des matières grossières → sédimentation (boues d'égout + effluent) → digestion anaérobie des boues → traitement biologique aérobie de l'effluent. L'eau potable est la plus facile à obtenir à partir d'eaux souterraines, plus difficile à partir d'eaux usées, et la plus coûteuse en énergie à partir d'eau salée.

    (HT) Extraction alternative des métaux — les minerais de cuivre sont rares : phytomining (les plantes absorbent les composés métalliques ; récolte, combustion en cendres, extraction) et biolixiviation (les bactéries produisent des solutions lixiviantes contenant les composés métalliques) évitent de déplacer d'énormes quantités de roche.

    10.2

    Analyse du cycle de vie et recyclage (4.10.2)
    Programme

    Évaluation du cycle de vie et recyclage (déclarations AQA 8462 4.10.2.1-4.10.2.2).

    1. Énumérez les quatre étapes de l'ACV et expliquez pourquoi les ACV ne sont pas purement objectives.
    2. Évaluez la réduction, la réutilisation et le recyclage pour des matériaux donnés, avec des raisons.

    Source : Programme Cambridge International

    Étapes de l'ACV : extraction et traitement des matières premières ; fabrication et emballage ; utilisation et fonctionnement ; mise au rebut — y compris les transports à chaque étape. Énergie, eau, consommation de ressources et déchets sont quantifiables ; les effets des polluants nécessitent des jugements de valeur — ainsi, les ACV ne sont pas strictement objectives, et des ACV sélectives peuvent être détournées (publicité). Comparer sacs en plastique vs sacs en papier.

    Réduire, réutiliser, recycler : les métaux, le verre, les matériaux de construction, la céramique en argile et la plupart des plastiques proviennent de matières premières limitées ; le recyclage réduit l'impact de l'extraction minière et la consommation d'énergie — par exemple, le verre broyé et rem fondu ; l'ajout de ferraille au haut fourneau diminue l'extraction du minerai de fer. Certains produits (bouteilles en verre) sont réutilisés ; d'autres sont recyclés en nouveaux produits ; l'effort de tri dépend des exigences du produit final.

    10.3

    Utilisation des matériaux — chimie uniquement (4.10.3)
    Programme

    En utilisant des matériaux, chimie uniquement (AQA 8462 énoncés 4.10.3.1-4.10.3.2).

    1. Décrivez la corrosion et sa prévention, y compris le zinc sacrificiel.
    2. Rappelez les alliages nommés avec leurs compositions et utilisations, et interprétez les données sur les alliages.
    3. Comparez les verres, les céramiques d'argile, les polymères et les composites, y compris thermoplastiques vs thermodurcissables.

    Source : Programme Cambridge International

    Corrosion — dégradation des matériaux par réaction chimique avec l'environnement (par ex. fer + oxygène + eau → rouille). Prévention : gras, peinture, revêtement (zincage avec zinc, qui offre une protection sacrificielle — il se corrode à la place du fer même s'il est rayé) et alliage (acier inoxydable). L'aluminium résiste à la corrosion grâce à sa propre couche protectrice d'oxyde.

    Alliages : bronze (cuivre + étain), laiton (cuivre + zinc) ; bijoux en or alliés à l'argent/au cuivre/au zinc — pureté en carats (24 = 100 % ; 18 = 75 %). Aciers — fer + carbone (+ métaux) : acier haute teneur en carbone solide mais cassant ; acier basse teneur en carbone plus mou, facile à façonner ; acier inoxydable (Cr, Ni) dur et résistant à la corrosion ; alliages d'aluminium faible densité (aéronefs).

    Céramiques, polymères, composites : verre soda-calcium (sable + carbonate de sodium + calcaire), verre borosilicate (sable + trioxyde de bore — point de fusion plus élevé) ; céramiques en argile (vaisselle, briques — argile moulée humide, puis cuisée). Les polymères dépendent des monomères et des conditions — polyéthylène LD et HD tous deux obtenus à partir d'éthène. Polymères thermoplastiques fondent à la chaleur (chaînes recyclables) ; polymère thermodurcissant ne fond pas (liaisons transversales). Composites — une matrice/liant entourant un renfort (fibres/fragments) ; connaître des exemples (fibre de verre, béton, fibre de carbone).

    10.4

    Procédé Haber et engrais NPK — chimie uniquement (4.10.4)
    Programme

    Le procédé Haber et les engrais NPK, chimie uniquement (AQA 8462 énoncés 4.10.4.1-4.10.4.2).

    1. Indiquez les sources de matières premières et les conditions du procédé Haber.
    2. Décrivez la séparation et le recyclage de l'ammoniac et des gaz non réagis.
    3. (HT) Appliquez les principes d'équilibre pour expliquer les conditions de compromis.
    4. Nommez les composés NPK et leur mode de production, en évaluant la fabrication des engrais.

    Source : Programme Cambridge International

    Procédé Haber en boucle : gaz sur catalyseur de fer, ammoniaque liquéfiée séparée, gaz non réagis recyclés.

    Procédé Haber : N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ — azote tiré de l'air, hydrogène tiré du gaz naturel (méthane + vapeur) [ou électrolyse de l'eau]. Conditions : catalyseur de fer, ~450 °C, ~200 atmosphères ; la réaction est réversible — refroidir le mélange fait que l'ammoniaque se liquéfie et est retirée ; les gaz non réagis N₂/H₂ sont recyclés.

    (HT) Une pression élevée favorise l'ammoniaque (moins de molécules gazeuses) mais est coûteuse et dangereuse ; une température basse favorise la réaction directe exothermique mais est lente — donc les conditions choisies sont un compromis entre vitesse, rendement et coût. Appliquer le principe de Le Chatelier à chaque changement de condition.

    Engrais NPK — formulations de composés d'azote, phosphore et potassium pour la croissance des plantes : ammoniaque → acide nitrique (Ostwald) ; ammoniaque + acide nitrique → nitrate d'ammonium ; chlorure/potassium sulfate extraits ; roche phosphatée traitée à l'acide pour produire du superphosphate. Évaluer la production industrielle d'engrais selon les données (matières premières, coûts énergétiques, % de rendement — par ex. voies de fabrication du sulfate d'ammonium en laboratoire vs industrielles).

    10.4

    Liste de contrôle avant de considérer ce sujet comme acquis
    • Eau potable vs eau pure ; séquence de traitement au Royaume-Uni ; dessalement et son coût ; étapes du traitement des eaux usées dans l'ordre.
    • (HT) phytoremédiation et bioleaching décrits de bout en bout.
    • Analyse du cycle de vie quatre étapes avec la réserve d'objectivité ; exemples réduire-réutiliser-recycler avec justifications.
    • (Chim) prévention de la corrosion incluant le zinc sacrificiel ; alliages nommés avec compositions ; thermoplastique vs thermodurcissant ; matrice + renfort.
    • (Chim/HT) conditions du procédé Haber avec le compromis expliqué par l'équilibre ; composés NPK et leurs origines.

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