Tour d’horizon des transformations chimiques

Définition

Une transformation chimique est le mélange et la disparition d’espèces chimiques (EC), que l’on nomme réactifs, qui vont laisser la place à de nouvelles EC, que l’on nomment produits.
Attention : toutes les EC d’une solution ne réagissent pas forcément, certaines sont seulement spectatrices.
Expérience - Combustion du carbone dans le dioxygène

On plonge un morceau de graphite (=carbone) dans un bocal rempli de dioxygène.

Source – chaine Youtube : “physiquesthetique”

A la fin, le graphite a disparu. L’équation bilan (=résumé d’une transformation chimique avec les noms des substances) :

Carbone + Dioxygène —> Dioxyde de carbone

Comment identifier les produits ?

Dans les laboratoires, on connait les réactifs : il n’y a qu’à lire les étiquettes. Mais les produits qui se forment, comment les reconnaitre ? Grace … :
Peu fiable, il permet quand même une première identification de quelques produits. Exemple : Un solide rouge qui apparait est du cuivre.
La différence d’affinité des EC avec un éluant (=solvant) ou une phase (solide et ou liquide) permet de séparer et différencier les EC.
  • CCM : Chromatographie sur Couche Mince (collège, seconde, 1G)
  • CPG : Chromatographie en Phase Gazeuse (post bac)

On mesure les grandeurs caractéristiques d’une EC à l’aide d’instruments de mesures.

  • 1L d’eau pèse 1kg : il n’y a que l’eau qui a une masse volumique de 1 kg/L

Une EC réagira spécifiquement avec une autre :

  • L’eau de chaux se trouble en contact du dioxyde de carbone
  • Le sulfate de cuivre anhydre se colore en bleu au contact de l’eau.
  • De nombreux ions forment des précipités colorés au contact de la soude (=hydroxyde de sodium)
Spectroscopie IR et RMN
Cette expérience permit de mettre en évidence l’existence du noyau atomique et du vide qui constitue principalement matière
Source – chaine Youtube : “Jean-Phillipe Lehoux”

Modélisation des transformations : l'équation de réaction

Pour modéliser une transformation chimique, on représente les EC par les symboles des atomes, leur formules chimiques brutes, semi-développée ou topologique.

On consignera tout cela dans une équation de réaction pour résumer ce qu’il se passe. Au cours d’une réaction chimique, plusieurs évènements peuvent se dérouler pour les EC :

Les atomes des réactifs se détachent pour former de nouvelles molécules.

Equation de réaction : CH4 (g) + O2 (g) → H2O (g) + CO2 (g)

C’est la réaction d’oxydo-réduction. Les oxydants captent des électrons fournis par des réducteurs.

Equation de réaction générale :

Réducteur 1 + Oxydant 2 → Oxydant 1 + Réducteur 2

Exemple d’équation de réaction :

Cu2+ + Fe → Cu + Fe2+

Remarque : Le transfert d’électron n’apparait pas dans l’équation de réaction.

C’est la réaction acido-basique. Les bases captent les ions hydrogènes fournis par les acides.

Equation de réaction générale :

Acide 1 + Bases 2 → Base conjuguée 1 + Acide conjugué 2

Exemple d’équation de réaction :

HO + CH3COOH → H2O + CH3COO

Remarque : Le transfert d’ion hydrogène n’apparait pas dans l’équation de réaction.

Classées par mécanisme (réaction d’addition, de substitution, d’élimination, d’oxydoréduction,de réarrangement…) ou par groupe fonctionnel (réactions des alcools, des acides carboxyliques, des cétones…)
Une EC subit une modification structurale sans modification de sa formule brute. Passage d’une isomérie Z à E à cause d’une réaction photochimique.

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