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Chapitre
16 : la transformation chimique
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Cours écrit 3) représentation d'une transformation chimique 4) transformation chimique entre le nitrate
d'argent et le cuivre 1) définition de la réaction chimique 2) définition de l’équation chimique 3) lois de conservation au cours des réactions
chimiques 4) Signification des nombres stœchiométriques III) effet thermique des transformations chimiques 2) les 2 effets thermiques possibles Cours
en vidéo
I)
le système chimique 3) représentation d'une
transformation chimique II) la réaction chimique 1) réaction chimique,
l'équation chimique 2) lois de conservation au
cours des réactions chimiques 3) Signification des nombres
stœchiométriques III) effet thermique des transformations chimiques 2) les 2 effets thermiques
possibles |
I)
le système chimique
1)
définition
Un système chimique est un ensemble d’espèces chimiques susceptibles de réagir entre elles. Son état sera décrit en précisant : La nature et la quantité de matière des espèces chimiques présentes ; L’état physique : solide (s), liquide (l), gazeux (g), en solution aqueuse (aq) La température T et la pression P du système Un système chimique peut évoluer et subir une transformation chimique qui modifie son état. 2)
Etat initial, état final
On appelle état initial du système chimique, l’état
de ce système avant la transformation. On appelle état final du système chimique, l’état de ce système après la transformation. Les espèces introduites à l’état initial sont appelées « réactifs », les espèces obtenues après la transformation, à l’état final sont appelés « produits » La transformation chimique est le passage de son état initial à son état final. 3)
représentation d'une transformation chimique
On représente la transformation chimique par 2 cadres dans lesquels on inscrit: - à gauche le système chimique avant réaction - à droite le système chimique après réaction Entre les 2 cadres tracer une flèche du cadre gauche vers le cadre droit
Exemple : transformation chimique au cours de la combustion d'une pate Vidéo 4)
transformation chimique entre le nitrate d'argent et le cuivre
On fait réagir à température T = 20°C et à la pression P = 1Bar une solution aqueuse de nitrate d’argent (qui contient des ions argent Ag+ et des ions nitrate NO3-). Quantités de matière initiales: n (Ag+) = n (NO3-) = 0,1 mol n(Cu) = 1 mol. En fin de réaction la température et la pression n’ont pas changé, on observe : - un dépôt d’argent métallique de quantité de matière n(Ag) = 0,1 mol sur le métal cuivre. La quantité de matière de cuivre restant est n(Cu) final = 0,95 mol. - la solution de
nitrate d’argent est devenue bleue d’ou la présence d’ion cuivre Cu2+
avec n (Cu2+) final = 0,05 mol, n (Ag+)
final = 0 mol, n (NO3-) final = 0,1
mol
La transformation chimique peut être représentée par le
schéma suivant :
Etat
final P = 1
bar ;
T = 20°C produits formés Ag (s) : nAg(s)
= 0,1 mol n(Cu2+)aq
= 0,05 mol ion spectateur n(NO3-aq)
= 0,1 mol réactif restant n(Cu(s)) = 0,95
mol molécules d’eau
H2O(l)
Etat
initial P = 1
bar ;
T = 20°C n
(Cu (s)) = 1,0 mol n
[Ag+(aq)] = n [NO3-(aq)]= 0,1 mol Molécules d’eau H2O(l)
Transformation
II)
La réaction chimique
1)
définition de la réaction chimique
La transformation chimique est due à la réaction chimique entre les réactifs. Dans l’exemple précédent, la transformation chimique est due à la réaction chimique entre le métal cuivre Cu(s) et l’ion argent Ag+ (aq) 2)
définition de l’équation chimique Vidéo
L’écriture symbolique de la réaction chimique est l’équation chimique. Les réactifs et les produits y sont représentés par leur formule : les réactifs à gauche de la flèche, les produits à droite. :
Exemple : lors de la première phase de l'effort chez le sportif, l'organisme effectue une transformation chimique à partir du glucose de formule brute C6H12O6 en acide lactique de formule brute C3H6O3. L'équation chimique de cette transformation est :
3)
lois de conservation au cours des réactions chimiques
Lors de l'effort prolongé du sportif, le glucose réagit avec le dioxygène de l'air et produit du dioxyde de carbone et de l'eau. L'équation chimique est:
Qu'est-ce qui ce conserve au cours de cette réaction chimique (4 choses)? Au cours d’une
transformation chimique, il y a conservation : - des éléments chimiques : les éléments présents dans les réactifs et les produits sont identiques - de la charge électrique : la somme des charges des réactifs est égale à la somme des charges des produits - le nombre
d’entités chimiques (atomes ou ion) de chaque élément présents dans les
réactifs est identique au nombre d’entités chimiques de chaque élément dans
les produits. - la masse des
réactifs est égale à la masse des produits Pour obéir à ces lois de conservation, il faudra ajuster l’équation avec des nombres placés devant les symboles, appelés nombres stœchiométriques :
Exercice:
Fe3+(aq) + 3HO-(aq) ->
Fe(OH)3(s) - conservation des éléments chimiques : les réactifs et les produits contiennent les éléments chimiques argent et cuivre - à l’échelle microscopique (échelle des atomes) les réactifs et les produits contiennent 2 entités (atome ou ion) de l’élément argent et deux entités (atome ou ion) de l’élément cuivre. - il y a conservation de la charge électrique car : 2 charges positives dans les réactifs et deux charges positives dans les produits. 4)
Signification des nombres stœchiométriques
A l’échelle macroscopique, les nombres stœchiométriques renseignent sur les proportions, en quantité de matière, dans lesquelles les réactifs réagissent et les produits se forment. Exemple : Cu + 2 Ag+ ® 2 Ag + Cu2+ Cette équation indique que si 1 mole de cuivre est consommée alors 2 moles d’ions Ag+ seront aussi consommées et il se formera 2 moles d’argent et 1 mole d’ions cuivre Cu2+. A l’échelle microscopique les nombres stœchiométriques renseignent sur les proportions, en nombre d’atomes ions ou molécules dans lesquelles les réactifs réagissent et les produits se forment. Exemple : Cu + 2 Ag+ ® 2 Ag + Cu2+ Cette équation indique que si 1 atome de cuivre est consommé alors 2 ions Ag+ seront aussi consommés et il se formera 2 atomes d’argent et 1 ion cuivre Cu2+. III)
effet thermique des transformations chimiques
1) la bougie brûle!Le combustible de la bougie est une espèce chimique de formule brute C18H3602, elle brûle dans l'air à l'aide du comburant dioxygène de formule brute O2. Les produits formés sont le dioxyde carbone et l'eau. L'équation chimique est la suivante:
Cette réaction est exothermique: elle dégage de la chaleur. 2) les 2 effets thermiques possiblesUne transformation qui libère de l'énergie sous forme de chaleur est appelée réaction exothermique. Exemple: au cours de l'effort le glucose subit une transformation chimique produisant de l'acide lactique et de chaleur. Equation chimique:
Une transformation qui prend de la chaleur au milieu extérieur est appelée réaction endothermique. Exemple: la dissolution du chlorure d'ammonium est endothermique. Son équation chimique est: NH4Cl(s) -> NH4+(aq) + Cl-(aq) 3) Une réaction qui ne libère aucune énergie sous forme de
chaleur est appelée réaction
athermique. programme officiel
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