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- Cet article est consacré aux unités SI en chimie.
- Nous verrons d'abord la définition et l'explication des unités de base et des unités dérivées.
- Nous nous concentrerons ensuite sur certaines des unités SI les plus importantes, en abordant les unités SI pour la pression, la masse, le volume et la température.
Définition des unités SI pour la chimie
Bien que différents systèmes d'unités aient été utilisés au fil des ans, de nos jours, le plus couramment utilisé est le Système international d'unités. L'abréviation SI vient du terme français Système International d'Unités. C'est pourquoi on parle d'unités SI.
Unités de base
Il existe 7 unités de base dans le système SI. Chacune d'entre elles représente une quantité physique différente.
Une unité de base est une unité fondamentale du système SI qui repose sur une norme établie et qui peut être utilisée pour dériver d'autres unités.
Elles sont présentées dans le tableau 1 ci-dessous :
Quantité | Unité | Symbole |
Longueur | mètre | m |
Temps | seconde | s |
Masse | kilogramme | kg |
Courant électrique | ampère | A |
Température de l'air | Kelvin | K |
Quantité d'une substance | mole | mol |
Intensité lumineuse | candela | cd |
Tableau 1 : Quantités et unités de base du SI
L'unité candela (cd) vient du mot italien pour bougie. Elle fait référence à la "puissance de la bougie" qui était utilisée autrefois lorsque les bougies étaient le principal moyen d'éclairage des personnes.
Unités dérivées
En dehors de ces sept unités de base, il existe d'autres quantités qui sont liées aux sept unités de base et qui en découlent mathématiquement. C'est pourquoi nous les appelons unités dérivées.
Une unité dérivée est une unité de mesure dérivée des sept unités de base du système SI.
Quelques exemples courants sont présentés dans le tableau 2 ci-dessous :
Quantité | Unité | Symbole |
Surface | Mètre carré | m2 |
Volume | Mètre cube | m3 |
Densité | Kg par mètre cube | kg m-3 |
Tableau 2 : Quantités dérivées et leurs unités SI
Il est donc clairement visible que les unités dérivées sont exprimées en termes d'unités de base. Cela signifie que tu peux calculer la relation d'une unité dérivée à l'aide des unités de base.
Pour certaines grandeurs spécifiques qui sont couramment utilisées en chimie, des symboles spéciaux leur ont été attribués. Ils servent à simplifier les symboles qui représentent les unités. Dans ce cas, nous utilisons ces symboles spéciaux comme unités SI. Tu devras te familiariser avec ces unités tout au long de tes études de chimie. Les plus importantes d'entre elles sont indiquées dans le tableau 3 ci-dessous :
Quantité | Unité | Explication |
Force | N | Newton= kg*m*s-2 |
Pression | Pa | Pascal = N*m-2 |
Énergie | J | Joule= N*m |
Potentiel électrique | V | Volt= J/C |
Charge électrique | C | Coulomb = A*s |
Puissance | W | Watt = J/s |
Tableau 3 : grandeurs courantes et leurs symboles spéciaux. Décomposition des explications en unités SI.
Unités SI de pression en chimie
La pression atmosphérique est généralement mesurée à l'aide d'un instrument appelé baromètre. L'unité de pression dérivée est le Pascal, nommé d'après Blaise Pascal, mathématicien et physicien français.
Un Pascal (symbole Pa) équivaut à un Newton par mètre carré, comme le montre le tableau ci-dessus. Cela est logique si l'on considère que la pression est définie comme la quantité de force appliquée sur une certaine surface divisée par la taille de la surface.
Alors, pourquoi est-il important de se familiariser avec cela ? Parfois, certaines mesures sont prises dans d'autres unités, qui étaient ou sont plus courantes, par exemple Celsius pour les mesures de température ou mmHg pour la pression. Lorsque l'on applique ces mesures à des calculs, il est nécessaire de les convertir dans leurs unités SI. Voici un exemple simple :
Un jour donné, la pression atmosphérique a été mesurée à 780mmHg. Calcule la pression en Pascals.
La pression atmosphérique standard étant de 760 mmHg, soit 101,3 Pa, il te suffit de faire ce qui suit pour convertir 780 mmHg en Pa :
$$780mmHg\cdot \frac{101.3Pa}{760mmHg}=103.96Pa$$Ce qui peut être arrondi à 104 Pa.Unité SI de masse
L'unité SI pour la masse est le kilogramme (symbole kg). Un point intéressant concernant le kilogramme est qu'il est le seul parmi les unités de base du SI dont le nom et le symbole comportent un préfixe. Le préfixe kilo signifie 1000 ou103, ce qui signifie que 1 kg correspond à 1 x103 grammes . 1 milligramme vaut 1 x 10-3 grammes, ce qui signifie qu'il vaut 1 x 10-6 kg.
Pourquoi dois-tu savoir cela ? Il est important de le savoir car il sera nécessaire de convertir des unités telles que les grammes ou les milligrammes en kilogrammes ou vice-versa dans les calculs de chimie.
Voyons un exemple pratique de ce principe. Disons qu'on te demande de convertir en grammes la masse d'un comprimé de paracétamol de 220 mg. Pour ton calcul, tu devras utiliser le facteur de conversion donné plus haut. Dans ce cas, tu devras donc diviser 220 par 1000 ou multiplier 220 par 10-3:
220mg = ?g
$$\frac{220mg}{1000}$$
ou
$$220mg\cdot 10^{-3}=0.22g$$$
Tu obtiendras la même réponse dans les deux cas, c'est-à-dire 0,22 gramme. C'est simple, non ?
Essayons maintenant une conversion plus complexe. Dans ce cas, on te demande de convertir 220 mg en kg. Il y a deux façons de procéder. Tu peux d'abord convertir les milligrammes en grammes en multipliant par 10-3, puis convertir les grammes en kilogrammes en multipliant à nouveau par 10-3.
$$220mg\cdot 10^{-3}=0.22g$$$
$$0,22g\cdot 10^{-3}=2,2\cdot 10^{-4}kg$$$
Tu peux aussi convertir directement les mg en kg en multipliant la quantité en mg par 10-6. Tu obtiendrais ainsi directement ta réponse en kg. Dans les deux cas, la réponse que tu obtiens est 2,2 x 10-4 kg.
$$220mg\cdot 10^{-6}=2.2\cdot 10^{-4}kg$$$
Unité SI pour le volume
L'unité SI pour le volume est l'unité dérivée mètre cube (m3). Elle est liée à l'unité couramment utilisée, le litre (L). Les deux peuvent être facilement interconvertis à l'aide de la relation suivante :
1m3 = 1000 L
Étant donné qu'en chimie, nous travaillons généralement avec des volumes inférieurs à 1000 litres, il est utile de savoir que 1 L = 1000 cm3et 1 L = 1000 mL.
Encore une fois, nous travaillons généralement avec des volumes plus petits que cela lorsque nous réalisons des expériences dans le laboratoire de chimie. C'est pourquoi nous utilisons couramment une unité de volume plus petite, le millilitre, symbole mL. L'utilisation du L majuscule n'est pas une erreur, mais une pratique courante et la façon correcte d'écrire l'unité.
1 mL = 1cm3
Donc, en gros, 1 L = 1000 mL = 1000 cm3
Une fois de plus, le facteur de conversion est 1000. Tu dois donc diviser ton volume par 1000 pour le convertir dans l'unité la plus grande, disons de mL à L. Et tu dois multiplier ton volume par 1000 pour le convertir de l'unité la plus grande à l'unité la plus petite, par exemple de litres à millilitres.
Unité SI pour la température
L'unité SI pour la température est le Kelvin, représenté par le symbole K . Si tu te souviens bien, c'est aussi l'une des sept unités SI de base. Il est très utile de connaître la relation entre le Kelvin et les degrés Celsius(oC), car cette unité de mesure nous est généralement plus familière.
1 degré Celsius correspond à un intervalle de 1 K. Plus précisément, 0oC= 273,15 K
Pour convertir la température en degrés Celsius en Kelvin, il te suffit donc d'ajouter (et non de multiplier !) 273.
Par exemple, tu dois résoudre un problème de chimie où l'on te donne la température en oCmais où l'on te demande de faire le calcul et de donner ta réponse en K. Cela signifie que tu dois d'abord convertir ta température de degrés Celsius en Kelvin. Si, par exemple, la température donnée est de 220oC, il te suffit de faire ce qui suit :
$$273 + 22 = 295 K$$
Il est très important de noter dans quelles unités on te demande de donner ta réponse et de ne pas oublier cette étape de conversion !
Unités SI en chimie - Principaux points à retenir
- Les unités SI font référence à un système international d'unités.
- Il existe sept unités SI de base. Ce sont le mètre (m), le kilogramme (kg), la seconde (s), l'ampère (A), le kelvin (K), la mole (mol) et la candela (cd).
- Outre ces unités de base, il existe des unités dérivées. Il s'agit d'autres quantités qui sont liées aux sept unités de base et qui en découlent mathématiquement.
- Pour certaines quantités spécifiques qui sont couramment utilisées en chimie, des symboles spéciaux leur ont été attribués, comme le symbole Pa pour la pression.
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