Modélisation des transformations chimiques

A

Observations macroscopiques

• Au cours d’une transformation chimique, l'arrangement des atomes est modifié et les réactifs réagissent pour former des produits.


• L'identification des espèces mises en jeu, par observation expérimentale ou tests chimiques, est nécessaire pour écrire l'équation de la réaction.


• Des changements peuvent être visibles au niveau macroscopique (apparition d’un solide, formation de bulles donc d’un gaz, changement de couleur, etc.), ce qui permet d’écrire l’équation de la réaction modélisant la transformation chimique microscopique en identifiant les réactifs en jeu ainsi que les produits.

B

Écriture symbolique d’une réaction chimique

• L’équation chimique modélise la transformation chimique microscopique. Elle indique les réactifs qui se transforment en produits à l’aide d’une flèche :
  
  réactif 1 $+$ réactif 2 $+$ ... $\to$ produit 1 $+$ produit 2 $+$ ...

C

Notion d’espèce spectatrice

• Une espèce chimique présente au cours de la réaction sans subir aucun changement est une espèce spectatrice.


• Cette espèce n’apparaît pas dans l’équation de la réaction chimique.

A

Ajuster une équation chimique

• La notion de stœchiométrie permet de décrire une réaction chimique qui respecte la loi de conservation de la matière : le nombre et la nature des éléments chimiques des réactifs doivent être identiques aux produits.


• Ajuster une équation chimique consiste à prendre en compte la stœchiométrie de la réaction donc indiquer les proportions des réactifs et des produits formés.

B

Réactif limitant

• Les nombres stœchiométriques renseignent sur les proportions de chacun des réactifs.
  


• Lorsqu'il n’y a plus de réactif pour réaliser la transformation, celle-ci s'arrête. Seul un des réactifs peut être responsable de cet arrêt : le réactif limitant.


• Pour identifier le réactif limitant, il faut comparer les quantités de matière de chacun des réactifs puis calculer les quantités de produits formés et celles des réactifs restants.

A

Transformations endothermiques ou exothermiques ?

• Au cours d’une transformation chimique :
  ❯ des liaisons sont brisées lorsqu’une quantité suffisante d’énergie leur est apportée : une amorce est nécessaire pour démarrer une combustion ;
  ❯ à l’inverse, de nouvelles liaisons chimiques sont créées en libérant de l’énergie ;
  ❯ la réorganisation des molécules entraine l’absorption ou l’émission d’énergie.


• Pour savoir si la réaction consomme de l’énergie ou si elle en libère, on compare l’énergie nécessaire pour briser les liaisons des réactifs avec celle nécessaire pour former les liaisons des produits.


• L’énergie absorbée ou libérée est échangée avec le système sous forme d’énergie thermique :
  ❯ Une réaction chimique qui nécessite une absorption d’énergie est endothermique : la température globale du système diminue.
  ❯ Une réaction chimique qui libère de l’énergie est exothermique : la température globale du système augmente.

B

Influence de la masse de réactif limitant

• La variation de la masse du réactif limitant fait varier la quantité de produits formés et donc l’énergie absorbée ou libérée par la transformation.


• Plus la masse du réactif limitant est élevée, plus la variation de température observée est significative.

On considère ici que c’est la consommation totale du réactif limitant qui arrête la transformation. Cette affirmation n’est valable que pour des transformations dites totales.


Ce modèle permet :
• de faire un bilan des espèces présentes en fin de transformation grâce à l’équation de la réaction.


Mais il ne permet pas :
• de prendre en compte les transformations qui ne sont pas totales : la réaction peut prendre fin avant que l’un des réactifs soit en défaut. La réaction a atteint un état d’équilibre entre les réactifs et les produits.