Reactions

Niveau 1

Ce qui se passe lors d’une réaction

Lors d’une réaction chimique, des substances chimiques se mélangent et réagissent entre elles pour former de nouvelles espèces chimiques 
Les substances de départ appelées réactifs se transforment (donc leur quantité diminue) en de nouvelles substances appelées produits(donc leur quantité augmente).

On résume la transformation avec  bilan de réaction :

Réactif 1 + Réactif 2 → Produit 1 + Produit 2

Exemple : Transformation chimique simple

AVANT (Réactifs)
 
 
→
APRÈS (Produits)
 
 
Prêt à démarrer

  Exemple : 

Le méthane réagit avec le dioxygène pour former du dioxyde de carbone et de l’eau.

Méthane + Dioxygène → Dioxyde de carbone + Eau

Dans cette réaction la quantité de méthane et de dioxygène diminue au cours de la réaction car l'un réagit avec l'autre et se transforme. A l'inverse la quantité de dioxyde de carbone et d'eau augmente, car la réaction les fabrique.

Note: Les réactifs sont toujours à gauche de la flèche et les produits à droite.

Du bilan à l’équation

Le bilan de réaction peut être traduit en équation de réaction en remplaçant chaque espèce par sa formule chimique.

  Exemple :
Bilan : 

Méthane + Dioxygène → Dioxyde de carbone + Eau

Équation de réaction: 

CH4 + O2 → CO2 + H2O

On peut préciser l’état physique : (s) solide, (l) liquide, (g) gaz, (aq) dissous dans l’eau après chaque formule (au besoin)

  Exemples : 

  • CH4 (g) + O2(g) → CO2 (g) + H2O (g)
  • HCl (aq) + NaOH (aq) → NaCl (aq) + H2O (l)

La loi de Lavoisier

« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » 

La matière présente au début de la réaction se retrouve entièrement à la fin de la réaction. 

Pour cela il faut que les atomes présents dans les molécules ne disparaissent pas lors des réactions chimiques. Ainsi le nombre d’atomes de chaque sorte doit être le même avant et après la réaction. C'est la conservation des atomes

Donc il arrive que pour certaines réactions, plusieurs molécules similaires réagissent en même temps, ou que plusieurs molécules similaires soient produites.
Pour exprimer cela on ajuste / équilibre l'équation de réaction

Comment équilibrer ?

  1. Compter les atomes des deux côtés.
  2. Ajouter des coefficients devant les formules des molécules.
  3. Ne jamais modifier les indices dans les formules.
  4. Vérifier et simplifier si possible.

Exemple (combustion du méthane) : 1 molécule de méthane réagit avec 2 molécules de dioxygène pour former 1 molécule de dioxyde de carbone et 2 molécules d'eau.

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
RÉACTIFS
CH₄
O₂
PRODUITS
CO₂
H₂O

Décompte des atomes
Initial
Réactifs
C: 0
H: 0
O: 0
Produits
C: 0
H: 0
O: 0
Final
Réactifs
C: 0
H: 0
O: 0
Produits
C: 0
H: 0
O: 0
Ajoutez des réactifs pour commencer

Autres exemples:

  • Combustion du dihydrogène
    • Le dihydrogène réagit avec l'oxygène pour former de l'eau.
      • H2 + O2 → H2O   (non équilibrée : 2 H et 2 O  ==> 2 H et 1 O)
        • 2 H2 + O2 → 2 H2O (équilibrée :  2 H et 2 O  ==> 2 H et 2 O  La conservation des atomes est respectée.)
  • Le sodiume réagit avec le dichlore pour former du chlorure de sodium
    • Na + Cl2 → NaCl (non ajustée :  1 Na et 2 Cl ==> 1 Na et 1 Cl)
      • 2 Na + Cl2 → 2 NaCl (ajustée : 2 Na et 2 Cl ==> 2 Na et 2 Cl La conservation des atomes est respectée.)

 

Lien avec la masse

Lorsqu’une réaction chimique se produit :

Réactifs → Produits

  • Les coefficients stœchiométriques indiquent les proportions dans lesquelles les substances réagissent ou se forment.
  • Cependant la masse des réactifs ayant réagi, doit être égale à la masse des produits (Loi de Lavoisier)

  Exemple : Réaction de combustion du carbone :
$C$$ + $$O_2$$ \rightarrow $$CO_2$

  • Coefficients : $1$ $C$$ + 1 $$O_2$$\rightarrow 1 $$CO_2$
    • indique d'un atome de carbone réagit avec 1 molécule de O2 et forme 1 molécule de CO2
  • Masse : 12 g de carbone + 32 g de dioxygène → 44 g de dioxyde de carbone
    • Selon les molécules les masses sont différentes, puisque les molécules sont différentes.
    • Mais la masse totale des réactifs et des produits sont les mêmes

Au niveau microscopique

Une réaction chimique correspond à une réorganisation des atomes : les liaisons se cassent et de nouvelles se forment. Les atomes eux-mêmes ne disparaissent pas.

Le réactif limitant

Le réactif limitant est celui qui est consommé en premier et qui empêche la réaction de continuer.

  Exemple : Combustion du méthane
 $CH_4 + 2 O_2 → CO_2 + 2 H_2O$, 
si on dispose de 5 $CH_4$ et seulement 6 $O_2$, la réaction ne pourra se faire que 3 fois : $O_2$ est limitant.

Le réactif limitant : Observez comment un réactif manque en premier

Choisissez un scénario :
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
CH₄ (réactif)
C
H
H
H
H
3
O₂ (réactif)
O
 
O
6
CO₂ (produit)
O
 
C
 
O
0
H₂O (produit)
H
 
O
 
H
0
Nombre de réactions effectuées :
0
 

Conditions pour une réaction

  • Les réactifs doivent être en contact.
  • Il faut parfois apporter de l’énergie (chaleur, étincelle).
  • Un catalyseur peut accélérer la réaction sans être consommé.