Aspect qualitatif des transformations

Une réaction chimique modélise à l’échelle macroscopique l’évolution du système (d’un état initial vers un état final) qui se produit à l’échelle microscopique lors d’une transformation chimique.

I Évolution d’un système chimique

Un système chimique est constitué de l’ensemble des espèces chimiques auxquelles on s’intéresse.

Un état du système est caractérisé par :

– les grandeurs physiques température T et pression P ;

– la liste des espèces chimiques présentes en indiquant leur formule brute et leur état : solide (s), liquide (ℓ), gazeux (g) ou en solution aqueuse (aq) ;

– les quantités de matières des espèces étudiées.

Un système chimique peut évoluer et subir une transformation chimique qui modifie son état : des espèces présentes sont consommées et de nouvelles espèces sont formées. L’état du système avant la transformation est appelé état initial (E. I.) ; son état après la transformation est appelé état final (E. F.).

Une espèce présente dans l’état initial et qui sera partiellement ou entièrement consommée au cours de la transformation est un réactif.

Une espèce formée au cours de la transformation chimique est un produit.

Une espèce présente dans l’état initial qui ne subit aucune transformation est une espèce spectatrice ou espèce indifférente.

II Réaction chimique

On modélise la transformation chimique par une réaction chimique à laquelle on associe une équation chimique où les espèces chimiques sont représentées par leur formule chimique brute en mentionnant leur état physique et précédées d’un nombre appelé nombre stœchiométrique.

Repère
À noter

Au cours d’une transformation, les quantités de matière des réactifs diminuent, tandis que celles des produits augmentent.

Réactif(s) → Produit(s)

Exemple :

Fe²⁺(aq) + 2HO^–(aq) → Fe(OH)2(s) signifie que lorsqu’on consomme une mole de Fe²⁺(aq), on consomme 2 moles de HO^–(aq) et il se forme 1 mole de Fe(OH)2(s).

Méthodes

1 Ajuster les nombres stœchiométriques d’une équation

Ajuster les nombres stœchiométriques des équations suivantes :

a. C5H12(ℓ) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)

b. Cu²⁺(aq) + Al(s) → Al³⁺(aq) + Cu(s)

Repère
Conseils

L’équation chimique doit toujours respecter la conservation des ­éléments chimiques et la conservation de la charge électrique.

solution

a. C5H12(ℓ) + 8 O2(g) → 5 CO2(g) + 6 H2O(g)

b. 3 Cu²⁺(aq) + 2 Al(s) → 2 Al³⁺(aq) + 3 Cu(s)

2 Analyser une transformation chimique

On considère la transformation suivante.

a. Pourquoi s’agit-il d’une transformation chimique ?

b. Quelles sont les espèces spectatrices ? Celles qui jouent le rôle de réactifs ? Celles qui jouent le rôle de produits ?

conseils

a. Vérifiez si des espèces sont apparues ou ont disparu dans l’état final.

b. Revenez aux définitions : la quantité de matière d’une espèce spectatrice est constante, celle d’un réactif diminue et celle d’un produit augmente.

solution

a. Il s’agit d’une transformation chimique car le produit AgCl(s) a été formé.

b. Les espèces spectatrices sont NO3^–(aq) et Na⁺(aq), car leurs quantités de matière ont même valeur dans les deux états. Les réactifs sont Ag⁺(aq) et Cl^–(aq), car leurs quantités de matière ont diminué entre l’état initial et l’état final. Le produit est AgCl(s).