Ch06 Transformations chimiques
Modélisation des transformations chimiques
Transformation chimique
Elle correspond au passage d'un sytème chimique composée de réactifs aux produits de réaction.
Au cours d'une transformation chimique, les réactifs disparaissent et les produits apparaissent. Une espèce chimique qui ne réagit pas et qui n'est pas produite est dite espèce spectatrice.
Équation de réaction
Elle modélise la transformation chimique au point de vue microscopique. Elle donne à gauche les réactifs et à droite les produits
réactif 1 + réactif 2 + … → produit 1 + produit 2 + …
Combustion du dihydrogène:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g)
Le fer solide (Fe) réagit lorsqu'il est plongé dans une solution contenant des ions hydrogène H+. Un gaz est formé, le dihydrogène (H2) et des ions fer II (Fe2+) apparaissent en solution.
- Écrire l'équation de réaction correspondant à cettre transformation chimique.
Notion d'espèce spectatrice
On appelle espèce chimique spectatrice une espèce qui est présente au cours de la réaction mais qui ne subit aucun changement.
Cette espèce chimique n'apparaît pas dans l'équation de la réaction.
4, 6 p 122
Équation de réaction chimique
Ajuster une équation de réaction
Loi de conservation de la matière : Pendant une réaction chimique, les liaisons entre les éléments chimiques changent, mais on retrouve les mêmes quantités des mêmes éléments dans les espèces chimiques formées (les produits de la réaction) que dans les espèces qui ont été consommées (les réactifs). C'est ce principe qui constitue la conservation de la matière, base de la stœchiométrie.
Ajuster une équation chimique consiste à indiquer les proportions des réactifs réagissant ensemble et celle des produits formés.
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g)
Bilan de matière et réactif limitant
Une équation de réaction permet de prévoir quelles sont les quantités de matière finales d'une réaction.
Si l'un des deux réactifs est limitant, on a une transformation chimique totale. La quantité de matière des produits de réaction dépend de lui.
La combustion complète du méthane a pour équation de réaction
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)
1 mole de méthane réagit avec 2 moles de dioxygène pour former 1 mole de dioxyde de carbone et 2 moles d'eau.
| CH4(g) | + | 2 O2(g) | → | CO2(g) | + | 2 H2O(g) | |
| initial | n1 | n2 | 0 | 0 | |||
| en cours | n1 - x | n2 - 2 x | x | 2 x |
- Questions
- Que vaut n1 pour qu'à l'état final il soit limitant ?
- Même question pour n2.
- À quelle condition ne reste-t'il plus de réactifs ?
Réponse
n1 - x = n2 - 2x = 0
n1 = x, n2 = 2x → n2 /2 = x
→ n1 = n2/2
| Cas | état initial | état final | |
|---|---|---|---|
| 1 | n1 > n2/2 | \(\bullet\bullet\bullet\bullet + {\color{red}\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet}\) | \(\circ\circ\circ\bullet + {\color{red}\circ\circ\circ\circ\circ\circ}\) |
| 2 | n1 = n2/2 | \(\bullet\bullet\bullet + {\color{red}\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet}\) | \(\circ\circ\circ + {\color{red}\circ\circ\circ\circ\circ\circ}\) |
| 3 | n1 < n2/2 | \(\bullet\bullet + {\color{red}\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet\bullet}\) | \(\circ\circ + {\color{red}\circ\circ\circ\circ\bullet\bullet}\) |
Synthèse d'une espèce chimique
Réactions endothermiques et exothermiques
- Une transformation est exothermique si le système chimique libère de l'énergie, la température du milieu extérieur augmente.
- Une transformation est endothermique si le système chimique reçoit de l'énergie, la température du système augmente.
Réaction de synthèse
(Voir TP) 4 étapes :
- prélèvement des réactifs
- transformation chimique
- isolement du produit de réaction
- analyse du produit
Analyse du produit de réaction
- Pour un solide
- mesure de la température de fusion (banc Köfler)
- chromoatographie sur couche mince (CCM)
- Pour un liquide
- mesure de la masse volumique
- mesure de la température d'ébullition
- mesure de l'indice de réfraction
- chromatographie sur couche mince (CCM)
La CCM permet la séparation et l''indentification des espèces chimiques présentent dans un mélange. Pour un éluant, une espèce chimique migre de la même façon qu'elle soit pure ou dans un mélange.