Chimie des solutions
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© The scientific sentence. 2007
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Chimie: Réactions chimiques
1. Définitions
Lorsque les atomes se rencontrent, certains ont une affinité pour d'autres. Ils
se rasseblent donc pour réagir. Lorsqu'un atome de soufre S rencontre deux atomes
d'hyrogène H, la tendence est de former un nouveau produit appelé hydrogène
sulfuré H2S. Une telle combinaison est appelée réaction chimique.
Les premiers élements qui disparaissent sont appelés réactifs et froment de
nouveaux produits. L'ecriture au moyen des formules chimiques
est appelée équation chimique.
Cependant, une réaction chimique peut se faire entre atomes, comme elle peut
se faire entre molécules. Dans ce dernier cas, on assiste à une réorganisation
des atomes; où ceux-ci changent de partenaires.
Exemples:
Exemple 2:
La réaction chimique de production de l'hydrogène sulfuré H2S s'ecrit selon l'equation chimique suivante:
H2 + S → H2S
L'hydrogène H et le soufre S sont les réactifs; l'hydrogène sulfuré H2S est le produit de la réaction.
Exemple 2:
La réaction de formation du calcaire est décrite par l'équation chimique suivante:
Ca(CHO3)2 (aq) + Ca(OH)2 (s) → 2 CaCO3 (s) + H2O (l)
Ca(CHO3)2 est la formule chimique de bicarbonate de calcium,
Ca(OH)2 est la formule chimique de la chaux,
2 CaCO3 est la formule chimique de 2 molécules de calcaire,
H2O est la formule chimique de l'eau.
La flèche allant de gauche vers droite: "→" signifie produire. Les éléments de départ
(à gauche) ont réagi et ont disparu, les élements nouveaux (de droite) sont produits.
Le calcaire formé est insoluble dans l'eau où il se trouve. On dit que
c'est un précipité et la réaction est dite de précipitation.
Exemple 3:
La molécule d'ammoniac NH3 est un gaz. On l'obtient selon
la réaction suivante:
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
Dans cette réaction, les réactifs ne disparaissent pas. Ils réagissent
en même temps que le produit NH3 tend à se décomposer en N2
et en H2, c'est à dire que la réaction directe → a lieu
em même temps que la réaction inverse ← . Le point où le nombre de
molécules par unité de temps s'galise dans les deux sens est appelé point
d'équilibre. On ecrit plutôt l'équation de la réaction en utilisant une
flèche à deux senses "↔", comme suit:
N2 (g) + 3 H2 (g) ↔ 2 NH3 (g)
Une réaction d'équilibre est une réaction réversible et non complète.
Exemple 4:
Prenons maintenat le cas de la combustion du méthane. La réaction
chimique correspondante s'ecrit:
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 + H2O + énergie
Cette réaction s'accompagne d'un dégagement de chaleur; on dit qu'elle est
exothermique. La réaction inverse est dite endothermique quisqu'elle
se fera en consommant de l'énergie.
2. Équilibrer une réaction chimique
Reprenons l'exemple de la réaction de formation du calcaire :
Ca(CHO3)2 (aq) + Ca(OH)2 (s) → 2 CaCO3 (s) + H2O (l)
On remarque que dans les produits figurent, pas une molécule de calcaire CaCO3,
mais deux. Ceci provient du fait que l'équation chimique est équilibrée.
SI l'on compte le nombre d'atomes à gauche de la réaction, on aura: 2 atomes de calcium Ca, 2 carbones C,
4 hydrogènes H et 8 oxygènes O. Le même nombre d'atomes de chaque substance doivent figurer
au second membre (à droite) de la réaction.
La règle:
Une réaction chimique équilibrée doit conserver le nombre d'atomes comme
réactifs et comme produits.
On a équilibré la réaction en utilisant le facteur 2 à multiplier par CaCO3.
Celà a été vite trouvé par la méthode d'essai et erreur. Mais lorsqu'une réaction
devient compliquée, l'utilisation des mathématiques est incontournable. Dans ce
cas, la méthode est dite algébrique. Voici un exemple:
On s'interesse à la réaction qui forme le monoxyde d'azote NO à
partir d'ammoniac NH3 et de l'oxygène, selon l'équation:
NH3 + O2 → NO + H2O
On doit réecrire l'equation comme suit:
a NH3 + b O2 → c NO + d H2O
Égaliser les nombres d'atomes dans les deux membres de l'équation:
* Pour N → a = c (1)
* Pour H → 3a = 2d (2)
* Pour O → 2b = c + d (3)
Avec trois équations et quatre inconnues, nous pouvons prendre a = 1 et
on aura:
(1) → a = c = 1
(2) → d = 3/2
(3) → b = 5/4
On réecrit l'équation avec ces valeurs trouvées:
1 NH3 + (5/4) O2 → 1 NO + (3/2) H2O
On multiplie par 4 pour éliminer les dénominateurs; et on trouve finalement:
4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
Telle est l'équation équilibrée.
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