S'abonner
decoration
decorationdecoration

Transformations chimiques

Transformation chimique

Définition

Définition

Une transformation chimique est le passage d’un état initial à un état final avec une formation de nouvelles espèces chimiques.

Exemple

La combustion du méthane CH4CH_4 dans le dioxygène O2O_2 conduit à la formation de dioxyde de carbone CO2CO_2 et d'eau H2OH_2O.

Réaction chimique et équation de réaction

Définition

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.

Propriété

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.

ReˊactifsProduits \text{Réactifs} \rightarrow \text{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)

Remarque

Seuls les réactifs et les produits apparaissent dans l’équation, les espèces spectatrices ne sont pas indiquées.

Propriété

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.

Remarque

On n’écrit jamais le nombre stœchiométrique 1.

Exemple

C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g)C_3H_8(g)+5O_2(g)\rightarrow3CO_2(g)+4H_2O(g)
Equation de combustion du propane dans le dioxygène
2Al(s)+6H+(aq)2Al3+(aq)+3H2(g)2Al(s)+6H^+(aq)\rightarrow2Al^{3+}(aq)+3H_2(g)
Equation de la réaction entre l'Aluminium et les ions hydrogène
lumix

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.

lumix

Ci-dessous la méthode à retenir pour équilibrer une équation de combustion :

  • Equilibrer les carbone CC entre le combustible et le dioxyde de carbone CO2CO_2

  • Equilibrer les hydrogène HH entre le combustible et l'eau H2OH_2O (attention, il y a 2H dans la molécule d'eau H2OH_2O)

  • Equilibrer les oxygène OO entre les réactifs et les produits.

Bilan de matière

Propriété

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.

Exemple

Lors de la combustion complète du propane, 1 mole de C2H8(g)C_2H_8(g) réagit avec 5 moles de O2(g)O_2(g) pour former 2 moles de CO2(g)CO_2(g) et 4 moles de H2O(g)H_2O(g).

Définition

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.

Exemple

Avec la combustion complète du propane :

  • Si nC2H81<nO25\frac{n_{C_2H_8}}{1}<\frac{n_{O_2}}{5} alors C2H8C_2H_8 est le réactif limitant

  • Si nC2H81>nO25\frac{n_{C_2H_8}}{1}>\frac{n_{O_2}}{5} alors O2O_2 est le réactif limitant

  • Si nC2H81=nO25\frac{n_{C_2H_8}}{1}=\frac{n_{O_2}}{5} alors les 2 espèces sont réactifs limitants : le mélange est stœchiométrique

Propriété

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.

La synthèse d'une espèce chimique

Espèces naturelles et synthétiques

Introduction

La chimie de synthèse permet de reproduire des espèces naturelles à moindre coût, en plus grande quantité et sans épuiser les ressources naturelles.

Définition

Une espèce chimique naturelle est issue de la nature.

Une espèce chimique synthétique est fabriquée par l'homme.

Remarque

On peut aussi créer de nouvelles espèces chimiques qui n’existent pas dans la nature, ce sont alors des espèces chimiques artificielles.

Synthèse chimique

Définition

Une synthèse chimique est la fabrication d’une espèce chimique en laboratoire.

Définition

La synthèse d’une espèce s’effectue généralement en 4 étapes :

Les 4 étapes de la synthèse chimique

Les 4 étapes de la synthèse chimique

lumix

Etape 1 : prélèvement des réactifs

Avant toute chose, on recherche les pictogrammes de danger et les consignes de sécurité associées aux réactifs à prélever.

Les réactifs sont généralement sous deux formes possibles :

  • Les solides dont on va peser une masse mm

  • Les liquides (purs ou solution) dont on va mesurer un V

lumix

Etape 2 : transformation chimique

Le produit est formé au cours de cette étape.

Certaines réactions nécessitent d'utiliser un montage de chauffage à reflux.

Définition

Le montage de chauffage à reflux permet :

De chauffer le milieu réactionnel pour accélérer la transformation

D’éviter les pertes de matière lors de l’ébullition grâce au réfrigérant qui liquéfie les vapeurs formées

Schéma du montage de chauffage à reflux

Schéma du montage de chauffage à reflux

lumix

Etape 3 : isolement du produit brut

L’isolement permet de séparer l’espèce synthétisée du reste du milieu réactionnel (autres produits, réactifs en excès, solvant, ...). Ce sera vu en classe de Première.

lumix

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.

Commentaires

geraud

0
il y a 5 ans
Ecris un commentaire..
Répondre

geraud

0
il y a 5 ans
Ecris un commentaire..
Répondre

geraud

0
il y a 5 ans
Ecris un commentaire..
Répondre

Ticia Nn

0
il y a 2 ans
Ecris un commentaire...
Répondre

Ticia Nn

0
il y a 2 ans
Ecris un commentaire...
Répondre

Ticia Nn

0
il y a 2 ans
Ecris un commentaire...
Répondre