La r�action chimique

I.1. Mise en �vidence

Dans toutes les exp�riences r�alis�es, plusieurs substances sont mises en pr�sence et se transforment soit de fa�on spontan�e, soit suite � un apport d'une quantit� d'�nergie (chaleur, flamme, ...). Essayons de d�terminer les substances de d�parts et celles pr�sentes apr�s r�action. D�couvrons �galement comment repr�senter cela sous une forme symbolique.

Exp�rience : ajout d'acide concentr� (HCl) dans de l'eau de Javel

Attention Ne pas r�aliser � la maison !! Le chlore d�gag� pendant la r�action est tr�s toxique !

 

Les vid�os de ce chapitre ont �t�s r�alis�es par W. Escudier et int�gr�es � ce cours avec son aimable autorisation - http://handbook.free.fr

Au d�part : Eau de Javel (liquide) et Acide (liquide)

Apr�s r�action : Gaz vert (du Chlore)  et un liquide (eau)

I.2. L'�quation chimique

Repr�sentons de fa�on symbolique ce que l'on a observ� lors de l'exp�rience :

La fa�on de repr�senter les observations r�alis�es a �t� d�finie par convention par les chimistes. Voici ces conventions :

Les compos�s qui se trouvent � gauche de la fl�che, ceux que l'on met en pr�sence avant que la r�action ne se soit d�roul�e sont appel�s r�actifs, les compos�s que l'on r�cup�re apr�s la r�action chimique sont appel�s produits et sont � droite de la fl�che de r�action.

 

Ce "+" ne signifie pas simplement que l'on additionne les r�actifs. Cela signifie que l'on les mets en pr�sence et qu'ils vont r�agir entre eux pour se transformer en produits.

 

Tentons maintenant de rendre l'�quation de la r�action d'ajout d'acide dans de l'eau de Javel plus "universelle" afin qu'elle soit comprise par tous � travers le monde, dans toutes les langues. Pour ce faire, les chimistes d�signent les diff�rentes substances par leur formule chimique. Ces formules refl�tent la composition au niveau des atomes de ces substances.

Nous avons donc de l'eau de Javel (principalement constitu�e de HClO) qui r�agit avec de l'acide chlorhydrique (HCl) pour former du dichlore (Cl₂) et  de l'eau (H₂O).

Cela signifie que une mol�cule compos�e d'un atome d'hydrog�ne (H), d'un atome de Chlore (Cl) et d'un atome d'oxyg�ne (O) r�agit avec une mol�cule compos�e de Chlore (Cl) et d'hydrog�ne (H) pour former une mol�cule de dichlore (compos�e de deux atomes de chlore) et une mol�cule d'eau (compos�e de deux atomes d'hydrog�ne et d'un atome d'oxyg�ne).

I.3. Au niveau atomique ...

Voyons maintenant ce qu'il se passe au niveau des atomes et des mol�cules lors d'une r�action chimique, nous avons choisi de repr�senter les atomes par des boules de couleurs.

La fl�che de r�action signifie bien qu'il y a une transformation, que les r�actifs se transforment en produits et que donc les atomes et mol�cules se r�organisent durant une r�action chimique.

 

 

II.1. La combustion du magn�sium dans l'air

Exp�rience : combustion du magn�sium dans l'air

Au d�part : magn�sium (ruban) et air

Apr�s r�action :  poudre blanche

Question Mais est-ce vraiment l'air qui r�agit dans cette r�action ?

L'air est un m�lange plus ou moins homog�ne de diff�rents gaz (corps purs). Voici la composition type de l'air sec (dont on a enlev� la vapeur d'eau).

Nous savons que l'air est compos� de 78% d'azote (N) et de 21% de dioxyg�ne (O₂). Un des gaz composant l'air r�agit avec le magn�sium.

Que pouvons-nous mettre en place afin de mettre cela en �vidence ?

II.2. Combustion du magn�sium dans le dioxyg�ne (O₂)

Exp�rience : Combustion du magn�sium dans le dioxyg�ne pur

Au d�part : magn�sium (ruban) et dioxyg�ne

Apr�s r�action :  poudre blanche (oxyde de magn�sium)

On remarque que la r�action est bien plus intense dans le dioxyg�ne, c'est donc bien avec cette partie de l'air que r�agit le magn�sium lors de la combustion.  De mani�re g�n�rale, une r�action de combustion est une r�action dans laquelle le dioxyg�ne r�agit avec une autre substance.

Donnons maintenant l'�quation sous forme de formules chimiques :

Et observons ce qu'il se passe au niveau des atomes lors de cette r�action de combustion :

Pendant la r�action, les atomes des r�actifs se r�organisent afin de former les produits

II.3. Proportions et r�actions chimiques

Les r�actions chimiques respectent des r�gles de proportions strictes. Si les r�actifs ne sont pas introduits selon les proportions ad�quates, seul une partie du r�actif pr�sent en trop grande quantit� r�agira.  Il restera donc une quantit� du r�actif en exc�s qui n'a pas r�agit. R�alisons une exp�rience au cours de laquelle nous avons volontairement mis trop de diiode.

Exp�rience : r�action du diiode avec de l'aluminium

 

Parfois, le simple fait de mettre en pr�sence les r�actifs ne suffit pas � d�marrer la r�action, il faut apporter une "aide". C'est le cas ici avec le magn�sium, qui fournit la chaleur n�cessaire pour que la r�action d�bute.

Nous observons pendant la r�action que des fum�es violettes se d�gagent. Le produit (AlI₃) est solide. Le diiode (I₂) lorsqu'on le chauffe se sublime et passe directement de l'�tat solide  � l'�tat gazeux. Gr�ce � ses informations, nous pouvons dire que le diiode qui n'a pas r�agi se retrouve sous forme de fum�e violette. Repr�sentons cela au niveau atomique :

III. R�actions incompl�tes

Les r�actions ne sont pas toujours compl�tes et parfois, tous les r�actifs ne sont pas transform�s en produits. Il reste donc une quantit� de chacun des r�actifs qui n'a pas r�agit.  Ces r�actions sont appel�es �galement r�actions �quilibr�es.

Les solutions contenues dans les berlins ci-contre ont la m�me concentration molaire, (0,1 M). La solution incolore est une solution de KSCN La solution orang�e/jaune est une solution de FeCl3

Mettons maintenant � l'aide d'une pipette jaug�e la m�me quantit� de r�actifs dans une �prouvette contenant de l'eau distill�e et observons. Nous observons un changement de couleur, ce qui indique qu'une r�action s'est op�r�e. Redistribuons maintenant le contenu de ce berlin dans 3 petits berlins. Dans l'un rajoutons du KSCN, dans un autre, rajoutons du FeCl3 et observons par-rapport au t�moin les changements �ventuels.

*

*	*	*
En rajoutant du KSCN, l'on observe que la couleur devient plus intense, il y a donc encore r�action.	En rajoutant du FeCl3, l'on observe que la couleur devient plus intense, il y a donc encore r�action.	Berlin t�moin dans lequel rien n'a �t� rajout�;

(*) les couleurs ne correspondent pas exactement � la r�alit�.

 

Si lorsque l'on rajoute l'un ou l'autre des deux r�actifs de d�part, la coloration change, c'est qu'il reste encore de l'autre r�actif dans la solution. Ce qui signifie que dans une r�action incompl�te aucun des r�actifs n'est �puis� totalement.

voici comment se note la r�action : FeCl₃ + KSCN   FeSCN²⁺ + KCl + 2Cl^-

 

Autres exemples de r�actions �quilibr�es : 

• synth�se de l'ammoniac

N2 (g) + 3 H2 (g)    2 NH3 (g)

• Fixation de l'oxyg�ne sur l'h�moglobine (symbolis�e par Hb) (r�action biochimique).

  Hb + O2   HbO2.

   

IV. Une r�action (tr�s) particuli�re

Cette r�action est particuli�re, car elle n'est pas � sens unique. En effet, les produits obtenus se retransforment en r�actifs ! Et la r�action recommence.

Le sens de la fl�che permet d'indiquer le sens dans lequel la transformation se fait, mais il est toujours possible qu'une autre r�action se produise � partir des produits obtenus. Et dans ce cas tr�s particulier, la r�action des produits 'I' donne des produits "II" qui sont en fait les r�actifs de d�part !! La r�action est donc cyclique. On appelle cela une r�action oscillante.

	Distinction ph�nom�ne physique et chimique La r�action chimique
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