Au cours d'une réaction chimique, les espèces chimiques se classent en 3 catégories :
les réactifs : ce sont les espèces consommées (dont la quantité diminue)
les produits : ce sont les espèces formées (dont la quantité augmente)
les espèces spectatrices : ce sont les espèces présentes mais qui ne participent pas à la réaction.
Une réaction chimique est le passage de l'état initial (réactifs) à l'état final (produits). Elle est modélisée par une équation de réaction. Une flèche traduit le passage des réactifs aux produits.
Les réactifs comme les produits sont représentés par leurs formules brutes, on précisera les états de chacun entre parenthèse (g pour gaz, s pour solide, et l pour liquide)
L’équation de réaction doit suivre deux lois de conservation :
conservation des éléments en nature et en nombre (s'il y a 3 atomes de carbone (C) du côté des réactifs, il doit y avoir 3 atomes de carbone (C) du côté des produits)
conservation de la charge totale (si la charge est +2 du côté des réactifs, elle doit être égale à +2 du côté des produits)
Pour respecter ces lois, on place devant les formules chimiques des nombres appelés nombres stœchiométriques ou coefficients stœchiométriques.
On n’écrit jamais le nombre stœchiométrique 1.
Attention : un nombre (ou coefficient) stœchiométrique multiplie toute l’espèce chimique derrière.
Exemple : "2 H2O" signifie qu'il y a 4 atomes d'Hydrogène et 2 atomes d'Oxygène.
Ci-dessous la méthode à retenir pour équilibrer une équation de combustion :
Equilibrer les carbone entre le combustible et le dioxyde de carbone
Equilibrer les hydrogène entre le combustible et l'eau (attention, il y a 2H dans la molécule d'eau )
Equilibrer les oxygène entre les réactifs et les produits.
Une équation de réaction traduit un bilan de quantités de matière.
Elle indique les proportions dans lesquelles les réactifs sont consommés et les produits sont formés.
Lors de la combustion complète du propane, 1 mole de réagit avec 5 moles de pour former 2 moles de et 4 moles de .
Lors d'une réaction chimique totale, au moins un des réactifs est totalement consommé : c'est le réactif limitant.
Les autres réactifs restants en fin de réaction sont appelés les réactifs en excès.
Si les deux réactifs sont entièrement consommés (les deux sont limitants), ils ont alors été mélangés dans des proportions stœchiométriques : on parle alors de mélanges stœchiométriques.
Avec la combustion complète du propane :
Si alors est le réactif limitant
Si alors est le réactif limitant
Si alors les 2 espèces sont réactifs limitants : le mélange est stœchiométrique
Les transformations chimiques s'accompagnent d'un transfert d'énergie. On répertorie trois catégories d'effets thermiques possibles au cours d'une transformation chimique :
Lorsque le système libère de l’énergie sous forme de chaleur (la température du milieu extérieur augmente), on dit que la réaction est exothermique.
Lorsque le système absorbe de l'énergie sous forme de chaleur (la température du milieu extérieur diminue) on dit que la réaction est endothermique.
Lorsque le système ne va ni libérer ni absorber de l’énergie sous forme de chaleur (la température du milieu ne varie pas), la réaction est dite athermique.
Une espèce chimique naturelle est issue de la nature.
Une espèce chimique synthétique est fabriquée par l'homme.
Une synthèse chimique est la fabrication d’une espèce chimique en laboratoire.
La synthèse d’une espèce s’effectue généralement en 4 étapes :
Etape 1 : prélèvement des réactifs
Les réactifs sont généralement sous deux formes possibles :
Les solides dont on va peser une masse
Les liquides (purs ou solution) dont on va mesurer un V
Etape 2 : transformation chimique
Le produit est formé au cours de cette étape.
Certaines réactions nécessitent d'utiliser un montage de chauffage à reflux.
Le montage de chauffage à reflux permet :
Etape 3 : isolement du produit brut
Etape 4 : analyse du produit brut
L’analyse permet l’identification et le contrôle de la pureté du produit brut obtenu.
Les méthodes d'analyse dépendent de l'état physique du produit :
Solide : température de fusion, chromatographie sur couche mince
Liquide : densité, température d’ébullition, indice de réfraction, CCM
Ces méthodes sont vues au chapitre 1.