Chapitre 9 : Transformations chimiques⚓︎
I - Qu'est qu'une transformation chimique⚓︎
A savoir
1) Transformation, réactifs, produits ...⚓︎
Une transformation chimique est le passage d’un système chimique d’un état initial, composé d’espèces chimique appelées réactifs, à un état final, dans lequel de nouvelles espèces chimiques, appelées produits, sont apparues.
Exemple : L’action de l’acide chlorhydrique (\(H^{+}_{(aq)};Cl^{-}_{(aq)}\)) sur le fer Fe(s).
Lors d’une transformation chimique :
- Un réactif est une espèce chimique présente à l’état initial et qui est soit totalement consommée soit en plus petite quantité à l’état final.
- Un produit est une espèce chimique formée présente uniquement à l’état final.
- Une espèce spectatrice est une espèce présente à l’état initial et à l’état final et qui reste inchangée : elle ne participe pas à la transformation chimique.
2) La réaction chimique⚓︎
Une réaction chimique est le modèle d’une transformation chimique qui rend compte de son évolution en étudiant les réactifs et les produits
Exemple : Réaction chimique modélisant l’action de l’acide chlorhydrique (\(H^{+}_{(aq)};Cl^{-}_{(aq)}\)) sur le fer Fe(s).
3) Equation de la réaction chimique⚓︎
L’équation de la réaction chimique est l’écriture symbolique d’une réaction chimique. : elle s’écrit en écrivant les formules brutes des produits à gauche de la flèche et les formules brutes de produits à droite de la flèche.
Elle doit être ajustée avec des nombres stœchiométriques entiers, les plus petits possible, devant les formules brutes, pour respecter les lois de conservation :
- Loi de conservation des éléments chimiques : le nombre d’élément chimique de chaque type doit être le même du côté des réactifs et du côté des produits.
- Loi de conservation de la charge électrique globale : la charge électrique globale est identique du côté des réactifs et du côté des produits.
Exemple : Equation ajustée de la réaction entre l’acide chlorhydrique (\(H^{+}_{(aq)};Cl^{-}_{(aq)}\)) sur le fer Fe(s).
4) Equation et bilan de matière⚓︎
L’équation de la réaction chimique traduit le bilan de matière : les nombres stœchiométriques indiquent les proportions, en mol, dans lesquelles les réactifs sont consommés et les produits se forment.
Exemple: soit l'équation de lréaction entre l'acide chmorhydrique et le fer.
Cette équation se lit : 2 mole d’ions \(H^{+}_{(aq)}\) réagit avec 1 moles de fer \(Fe_{(s)}\) pour donner 1 mole de dihydrogène \({H_2{_{(g)}}}\) et 1 moles d’ions fer II \({Fe^{2+}_{aq}}\).
II - Réactif limitant⚓︎
A savoir
1) Qu’est-ce qu’un réactif limitant ?⚓︎
Le réactif limitant d’une transformation chimique est le réactif totalement consommé en premier : la disparition totale du réactif limitant provoque l’arrêt de la transformation.
2) Comment identifier le réactif limitant ?⚓︎
On peut identifier le réactif limitant en comparant les espèces chimiques présentes dans l’état initial et dans l’état final : le réactif limitant est celui qui n’apparait plus à l’état final.
On peut également identifier le réactif limitant si on connaît les quantités initiales, en moles, des réactifs. Pour chaque produit on calcule le rapport (division) du nombre de moles sur le coefficient stœchiométriques de l’équation :
- Si les rapports sont égaux on se trouve dans les proportions stœchiométriques et il n’y a pas de réactif limitant : tous les réactifs disparaissent en totalité.
- Sinon le réactif limitant correspond au rapport le plus petit.
Exemple : L’action de l’acide chlorhydrique (\(H^{+}_{(aq)};Cl^{-}_{(aq)}\)) sur le fer Fe(s).
Les quantités de matière initiales sont:
- \(n_i(H^{+}_{(aq)}) = 3\times{10^{-2}}mol\)
- \(n_i(Fe_{(s)}) = 2\times{10^{-2}}mol\)
L’équation de la transformation est : \(2~H^{+}_{(aq)}~+~Fe_{(s)}~~\longrightarrow~~H_2{_{(g)}}~+~Fe^{2+}_{aq}\).
On calcule donc :
-
\(\frac{n_i(H^{+}_{(aq)})}{2} = \frac{3\times{10^{-2}}}{2}=1,5\times{10^{-2}}mol\) d'une part.
-
\(\frac{n_i(Fe_{(s)})}{1} = \frac{2\times{10^{-2}}}{2}=2\times{10^{-2}}mol\) d'autre part.
On trouve que \(\frac{n_i(H^{+}_{(aq)})}{2}<\frac{n_i(Fe_{(s)})}{1}\) donc le réactif limitant et l'ion \(H^{+}_{(aq)}\) contenu dans l'acide.
III - Aspect énergétique d'une transformation chimique⚓︎
A savoir
Au cours d’une transformation chimique, si le système chimique :
- absorbe de l’énergie thermique, la transformation chimique est endothermique.
- libère de l’énergie thermique, la transformation chimique est exothermique.
Une transformation chimique met en jeu des échanges d’énergie qui peuvent se traduire par des variations de température : plus la masse de réactif limitant ayant réagi est grande, plus la température varie.