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Cours reactivite chimique Cours BCG
Comprendre les Réactions Chimiques et Leur Importance
Introduction
Les réactions chimiques sont au cœur de nombreux processus naturels et industriels. Elles transforment des substances initiales, appelées réactifs, en nouvelles substances, appelées produits. Comprendre ces transformations est essentiel pour de nombreuses disciplines, de la chimie à la biologie, en passant par l'ingénierie. Dans cet article, nous explorerons ce qu'est une réaction chimique, comment elle est représentée et pourquoi il est crucial de l'équilibrer correctement..
Qu'est-ce qu'une Réaction Chimique?
Une réaction chimique se produit lorsque des espèces chimiques, telles que des molécules, des atomes ou des ions, se transforment en d'autres espèces chimiques. Par exemple, lorsque le carbone réagit avec le dioxygène, il forme du dioxyde de carbone. De même, le zinc métallique réagit avec des ions cuivre (II) pour produire du cuivre métallique et des ions zinc (II). Ces transformations peuvent impliquer la rupture et la formation de liaisons chimiques, le transfert d'électrons ou des interactions entre anions et cations.
Conservation de la Matière
Un principe fondamental des réactions chimiques est la conservation de la matière. Cela signifie que les atomes présents dans les réactifs se retrouvent dans les produits. Par exemple, lors de la synthèse de l'ammoniac, les molécules de diazote (N2) et de dihydrogène (H2) se transforment en molécules d'ammoniac (NH3), sans perte ni gain d'atomes. Ce principe est crucial pour équilibrer les équations chimiques.
Équilibrer une Équation Chimique
Pour représenter une réaction chimique, on utilise une équation-bilan. Les réactifs sont placés à gauche de la flèche et les produits à droite. Par exemple, la combustion du carbone dans le dioxygène est représentée par l'équation suivante : C + O2 -> CO2. Cependant, il est souvent nécessaire d'équilibrer cette équation pour respecter la conservation des atomes.
Prenons l'exemple de la combustion du méthane (CH4) avec le dioxygène (O2) pour produire du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau (H2O). L'équation initiale est : CH4 + O2 -> CO2 + H2O. Pour équilibrer cette équation, nous devons nous assurer que le nombre d'atomes de chaque élément est le même des deux côtés de la flèche. En plaçant un coefficient stœchiométrique de 1 devant le méthane et le dioxyde de carbone, et un coefficient de 2 devant l'eau, nous obtenons l'équation équilibrée : CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O.
Importance de l'Équilibrage
L'équilibrage des équations chimiques est essentiel pour plusieurs raisons. Il permet de respecter la loi de conservation de la matière, de prédire les quantités de réactifs nécessaires et de produits formés, et d'assurer la sécurité et l'efficacité des réactions chimiques dans les applications industrielles et de laboratoire.
Conclusion
Les réactions chimiques sont des transformations fondamentales qui régissent de nombreux aspects de notre monde. Comprendre comment les représenter et les équilibrer est crucial pour toute personne travaillant dans les sciences ou les technologies. En respectant les principes de conservation de la matière et en utilisant des coefficients stœchiométriques, nous pouvons mieux comprendre et contrôler ces transformations. Pour approfondir vos connaissances, n'hésitez pas à consulter des ressources supplémentaires ou à poser vos questions en commentaire.
En explorant les merveilles de la chimie, nous découvrons non seulement comment les substances se transforment, mais aussi comment nous pouvons utiliser ces transformations pour améliorer notre vie quotidienne. Partagez cet article et consultez un professionnel pour toute question ou besoin spécifique en chimie.
Résumé
Une réaction chimique est la transformation d'espèces chimiques en d'autres. Les réactifs sont les substances initiales, et les produits sont les substances formées. Les réactions chimiques impliquent la rupture et la formation de liaisons chimiques, le transfert d'électrons ou des interactions anions-cations, sans modifier les noyaux des éléments. Contrairement aux changements d'état physique, les réactions chimiques conservent la matière et les atomes. Une équation-bilan représente cette transformation, avec les réactifs à gauche et les produits à droite, séparés par une flèche. Pour équilibrer une équation, on utilise des coefficients stœchiométriques. Par exemple, la combustion du méthane avec le dioxygène produit du dioxyde de carbone et de l'eau, nécessitant un équilibrage pour respecter la conservation des atomes.
Cours réactivité chimique
Chapitre I. Qu'est qu'une réaction chimique
A. Définition
Une réaction chimique correspond à la transformation d'espèces chimiques (molécules, atomes ou ions) en d'autres espèces chimiques.
Les corps qui réagissent entre eux pour disparaître sont appelés réactifs.
Les corps qui sont formés au cours de la réaction sont appelés produits (de la réaction) ..
Au cours d'une réaction chimique on observe :
soit la rupture d'une ou plusieurs liaisons chimiques et la formation de nouvelles liaisons
Exemple :
carbone et dioxygène réagissent pour donner du dioxyde de carbone soit un transfert d'électrons
Exemple :
zinc métallique et ions cuivre (II) donnent du cuivre métallique et des ions zinc (II)
soit des interactions anions-cations
Exemple : des ions chlorure et des ions argent en solution donnent un précipité de chlorure d'argent.
Au cours d'une réaction chimique les noyaux des éléments chimiques ne sont pas modifiés, seuls participent les électrons des niveaux externes des atomes.
Exemple :
synthèse de l'ammoniac :
avant : molécules de diazote N2 et de dihydrogène H2
après : molécules d'ammoniac NH3 ..
Alors que dans un changement d'état physique (fusion, vaporisation...) les espèces chimiques restent les mêmes.
Exemple :
vaporisation de l'eau
avant : molécules d'eau H2O à l'état liquide
après : molécules d'eau H2O à l'état gazeux
Attention à ne pas confondre les réactions chimiques avec les transformations physiques. . . Au cours d'une réaction chimique il y a conservation de la matière : Chacun des atomes des réactifs se retrouve dans les produits (rien ne se perd), chaque atome des produits provient nécessairement d'un réactif (rien ne se crée). . . Lors d'une réaction chimique les atomes sont conservés. Chacun de ces atomes ayant une masse bien définie, on en déduit que la masse totale des produits est égale à la masse totale des réactifs.
B. Ecriture d'une équation-bilan .
Une réaction chimique est représentée sur le papier par une équation-bilan. .
Par convention . on représente par une flèche dirigée de gauche à droite la transformation chimique on place à gauche les formules des réactifs et à droite les formules des produits. Les formules des réactifs sont séparées par un signe + (même chose pour les formules des produits)
Par exemple :
Combustion complète du carbone dans le dioxygène :
C + O2 -> CO2 .
.Dans l'équation-bilan que l'on vient d'écrire, il y a directement conservation des atomes :
1 atome de carbone est apporté au niveau des réactifs, cet atome est retrouvé dans la molécule de CO2
2 atomes d'oxygène sont apportés par la molécule de dioxygène et sont retrouvés dans la molécule de dioxyde de carbone
Cette conservation des atomes ne se fait pas toujours aussi facilement. Par exemple si on fait réagir du dihydrogène H2 avec du dichlore Cl2 pour former du chlorure d'hydrogène HCl : H2 + Cl2 -> HCl . . On voit qu'il n'y a pas conservation des atomes dans cette écriture : 2 atomes d'hydrogène sont apportés par les réactifs et on ne retrouve que 1 atome d'hydrogène dans la molécule de HCl. Cette écriture est donc fausse. Il va falloir équilibrer l'équation-bilan.
Pour respecter la conservation des atomes, il faut attribuer à chaque corps un coefficient judicieux que l'on écrira devant la formule correspondante. Ces coefficients sont qualifiés de stœchiométriques. On les choisira de la manière la plus simple possible (entiers ou fractionnaires les plus petits). On ne doit, en aucun cas, modifier la formule chimique des composés (réactifs ou produits) qui décrivent la réaction. . . L'équilibrage des équation-bilan se fera sur deux exemples.
B.1. Exemple 1
Le méthane réagit avec le dioxygène de l'air lors d'une combustion pour donner du dioxyde de carbone et de l'eau.
Ecrire l'équation-bilan qui traduit cette réaction.
B.1.1. Solution
.D'après l'énoncé, identifions d'abord réactifs et produits, écrivons leur formule.
Réactifs :
méthane (CH4)dioxygène (O2)
Produits : dioxyde de carbone (CO2)eau (H2O).
Plaçons, réactifs et produits de part et d'autre de la flèche : CH4 + O2 -> CO2 + H2O
L'équation-bilan n'est pas équilibrée : par exemple, la conservation des atomes d'hydrogène n'est pas assurée. En effet, 4 atomes d'hydrogène sont apportés par les réactifs ici le méthane et on ne récupère que 2 atomes du coté des produits dans l'eau. . . Pour commencer à équilibrer, on commence à choisir arbitrairement une molécule en sélectionnant celle qui possède le plus d'atomes différents. . . Plaçons un coefficient stœchiométrique égal à 1 devant le méthane.(on le sous-entendra plus tard). 1 CH4 + O2 -> CO2 + H2O
Le choix du méthane est plus judicieux que celui du dioxyde de carbone ou de l'eau car ces deux dernières molécules contiennent des atomes d'oxygéne qui seront les plus difficiles à équilibrer car ils interviennent dans trois molécules différentes (O2 ,CO2 , H2O) . . Effectuons la conservation des atomes de carbone. Du coté des réactifs, le carbone est apporté seulement par le méthane et un seul atome est apporté (coefficient stoechiomètrique de 1 devant la molécule de méthane qui contient un seul atome de carbone par molécule). Ce carbone se retrouve du coté des produits dans la molécule de dioxyde de carbone . Chaque molécule de dioxyde de carbone possède 1 atome de carbone, on peut donc placer un coefficient stoechiomètrique de 1 devant le dioxyde de carbone. . . 1 atome de carbone est apporté et on en récupère 1. On en est au stade : 1 CH4 + O2 -> 1 CO2 + H2O . . Continuons en vérifiant la conservation des autres atomes contenus dans la molécule de laquelle on est parti : conservation de l'atome d'hydrogène. Dans les réactifs, l'hydrogène est apporté par le méthane : 4 atomes d'hydrogène par molécule de méthane. Ces 4 atomes d'hydrogène se retrouvent dans les produits dans la molécule d'eau : 2 atomes par molécule d'eau. Comme 4 atomes d'hydrogène ont été fournis par les réactifs, on obtiendra 2 molécules d'eau (2*2 = 4 atomes d'hydrogène). 1 CH4 + O2 -> 1 CO2 + 2 H2O . . l reste à vérifier la conservation de l'atome d'oxygène. On compte les atome d'oxygéne à partir des produits. 2 atomes d'oxygène sont obtenus par molécules de dioxyde de carbone, or on obtient que une molécule de dioxyde de carbone. De plus, on obtient 1 atome d'oxygène par molécule d'eau et on obtient deux molécules d'eau.
