Lors d’une transformation chimique, des espèces chimiques disparaissent et d’autres apparaissent. On la modélise par une réaction chimique, symbolisée par une équation qui respecte la conservation des éléments et des charges.
Objectifs
- Décrire un système chimique dans son état initial et son état final
- Écrire et ajuster une équation de réaction
- Identifier le réactif limitant à partir des quantités de matière initiales
- Distinguer transformations chimiques endothermiques et exothermiques
1. Système chimique et transformation
- Le système chimique est l’ensemble des espèces chimiques étudiées, décrit par leur nature, leur état physique et leur quantité.
- Les réactifs sont consommés ; les produits sont formés. Les espèces spectatrices sont présentes mais non modifiées.
- On compare l’état initial et l’état final du système.
Combustion du méthane
État initial : méthane CH4(g) et dioxygène O2(g) de l’air, en excès. État final : dioxyde de carbone CO2(g), eau H2O(g) et le dioxygène restant. Le diazote de l’air, présent mais non transformé, est spectateur.
2. L’équation de réaction
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
Une équation est ajustée lorsque chaque élément est présent en même nombre de chaque côté et que la charge électrique totale est la même.
Ajuster Al + O2 → Al2O3
- Oxygène : 2 à gauche, 3 à droite. Le plus petit multiple commun est 6 : 3 O2 et 2 Al2O3.
- Aluminium : 2 × 2 = 4 à droite, donc 4 Al à gauche.
- Vérification : 4 Al et 6 O de chaque côté.
4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3
3. Le réactif limitant
Réactif limitant : Réactif entièrement consommé à l’état final ; il provoque l’arrêt de la transformation. Les autres réactifs sont en excès.
Pour une réaction a A + b B → produits, on compare nA / a et nB / b : le réactif pour lequel ce rapport est le plus petit est limitant. Si les rapports sont égaux, le mélange est stœchiométrique : les deux réactifs sont entièrement consommés.
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
- État initial : n(CH4) = 1,0 mol et n(O2) = 1,5 mol.
- n(CH4) / 1 = 1,0 et n(O2) / 2 = 0,75.
- 0,75 < 1,0 : le dioxygène est limitant.
Le dioxygène est entièrement consommé ; il reste du méthane.
4. Effets thermiques
- Transformation exothermique : elle libère de l’énergie, la température du milieu augmente (combustions, réaction entre l’acide chlorhydrique et la soude).
- Transformation endothermique : elle absorbe de l’énergie, la température du milieu diminue (réaction de l’acide citrique avec l’hydrogénocarbonate de sodium).
À retenir
- Réactifs consommés, produits formés, espèces spectatrices inchangées.
- Équation ajustée : conservation des éléments et des charges.
- On ajuste avec les nombres stœchiométriques, jamais avec les indices.
- Réactif limitant : plus petit rapport n / (nombre stœchiométrique).
- Exothermique : libère de l’énergie ; endothermique : en absorbe.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.