Les réactions endothermiques et exothermiques (Notes STE p.73 | Notes ST p.XX)
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Imaginons des hot-dogs qui grillent sur un BBQ.
Le propane des brûleurs brûle et dégage de la chaleur.
La chaleur est absorbée par les saucisses et les fait cuire.
Une réaction endothermique est une réaction qui absorbe de l’énergie provenant de l'environnement ce qui, par conséquent, abaisse le degré énergétique du milieu. (Réactif + Énergie --> Produits )
Une réaction exothermique est une réaction qui dégage de l’énergie ce qui, par conséquent, augmente le degré énergétique du milieu environnant. (Réactif --> Produits + Énergie )
Dans notre BBQ, quelle réaction est endothermique? La cuisson des saucisses.
Dans notre BBQ, quelle réaction est exothermique? La combustion du propane.
Où va l’énergie dégagée par les réactions exothermiques ? Elle se répand dans la milieu environnant sous forme de chaleur, de lumière ou d'une autre forme d'énergie.
D’où provient l’énergie absorbée par les réactions endothermiques ? Elle provient du milieu environnant.
L’énergie chimique est contenue dans les liaisons chimiques. Un bris de liaison absorbe de l’énergie tandis qu’une formation de liaison dégage de l’énergie.
EXEMPLES DE RÉACTION ENDOTHERMIQUE ET EXOTHERMIQUE
Quelle est la quantité d’énergie libérée lors de la combustion de 50,0 g de méthane ?
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l) + 890 kJ
Voici l’équation de la vaporisation de l’eau liquide. Est-ce un changement endothermique ou exothermique? Quelle quantité d’énergie est nécessaire pour faire évaporer 10,0 L d’eau?
H2O(l) + 6 kJ → H2O(g)
La synthèse (Notes STE p.75 | Notes ST p.42)
La synthèse est une réaction chimique où deux ou plusieurs réactifs se combinent pour forme un nouveau produit plus massifs.
Sa forme générale est : A + B --> AB
Exemple: N2(g) + 2 O2(g) --> 2 NO2(g)
Explications: On voit ici deux petites molécules élémentaires qui s'associent pour former un composé plus complexe et plus massif.
(STE)
Lorsqu’on veut écrire une équation chimique de synthèse, on forme la substance à partir de ses substances élémentaires. Pour chacun des éléments du tableau, on tient pour acquis que:
Les éléments gazeux sont diatomiques ( Ex: O2, N2, H2 )
Les halogènes sont diatomiques (Ex: Cl2, Br2 , I2)
Les autres éléments solides ou liquides sont monoatomiques (Ex: Cu, C, S, Li)
(STE) Exemple: Donne l’équation chimique balancée de la synthèse de l'ammoniac NH3 gazeux à partir de ses éléments.
L'ammoniaque est formée d'azote et d'oxygène.
Selon la légende du tableau périodique, l'azote est un élément gazeux à l'état élémentaire. On le trouve donc sous une forme élémentaire DIATOMIQUE --> N2(g)
Selon la légende du tableau périodique, l'hydrogène est un élément gazeux à l'état élémentaire. On le trouve donc sous une forme élémentaire DIATOMIQUE --> H2(g)
Le diazote et le dihydrogène s'associent donc pour former de l'ammoniaque. En balançant l'opération, on obtient l'équation de synthèse suivante:
N2(g) + 3 H2(g) --> 2 NH3(g)
(STE) Exemple: Donne l’équation chimique balancée de la synthèse de l’eau liquide à partir de ses éléments.
L'eau est formée d'hydrogène et d'oxygène.
Selon la légende du tableau périodique, l'hydrogène est un élément gazeux à l'état élémentaire. On le trouve donc sous une forme élémentaire DIATOMIQUE --> H2(g)
Selon la légende du tableau périodique, l'oxygène est un élément gazeux à l'état élémentaire. On le trouve donc sous une forme élémentaire DIATOMIQUE --> O2(g)
Le l'hydrogène et le dioxygène s'associent donc pour former de l'eau. En balaçant l'opération, on obtient l'équation de synthèse suivante:
2H2(g) + O2(g) --> 2 H2O(l)
La décomposition (Notes STE p.76 | Notes ST p.42)
La décomposition est une réaction chimique où un ou plusieurs réactifs complexes se dissocient pour former des produits plus simples et moins massifs.
Sa forme générale est: AB --> A + B
Exemple: 2 Al2O3(s) --> 4 Al(s) + 3 O2(g)
Explications: Le composé de trioxyde de dialuminium réagit et se sépare en aluminium élémentaire ainsi qu'en dioxygène, des produits moins complexes et moins massifs.
(STE)
Lorsqu’on veut écrire une équation chimique de décomposition, on sépare la substance en ses substances élémentaires. Les règles pour l’écriture des éléments sont les mêmes que lors de la synthèse.
(STE) Exemple: Écris l’équation chimique balancée de la décomposition du MgBr2 solide en ses éléments.
MgBr2 est composé de Magnésium et de Brome.
Le magnésium étant un métal, on va le retrouver sous la forme monoatomique élémentaire: Mg(s)
Le brome étant un halogène, on va le retrouver sous la forme diatomique élémentaire Br2(l)
Le dibromure de magnésium va donc se décomposer en magnésium monoatomique et en brome diatomique. On obtient alors la formule chimique de décomposition suivante:
MgBr2 (s) --> Mg (s) + Br2(l)
(STE) Exemple: Écris l’équation chimique balancée de la décomposition du dihydroxyde de baryum solide en ses éléments.
Ba(OH)2 (s) est composé de Baryum, d'Oxygène et d'Hydrogène.
Le Baryum étant un métal, on va le retrouver sous la forme monoatomique élémentaire: Ba(s)
L' Oxygène étant un gaz, on va le retrouver sous la forme diatomique élémentaire O2(g)
L' Hydrogène étant un gaz, on va le retrouver sous la forme diatomique élémentaire H2(g)
Le dihydroxyde de baryum solide va donc se décomposer en baryum monoatomique, oxygène diatomique et en hydrogène diatomique. On obtient alors la formule chimique de décomposition suivante:
Ba(OH)2 (s) --> Ba (s) + O2(g) + H2(g)
La précipitation (Notes STE p.76 | Notes ST p.42)
Lorsque l’on mélange deux solutions, il arrive qu’il y ait la formation d’une substance peu ou pas soluble. Cette substance deviendra alors sous forme solide et sera nommée un précipité.
Réactif Aqueux + Réactif Aqueux --> Produit Aqueux + Produit solide
Exemple: 2 KI(aq) + Pb(NO3)2(aq) → 2 KNO3(aq) + PbI2(s)
(STE) Voici un tableau résumant la solubilité de certains composés ioniques.
(STE)
(STE)
La neutralisation acidobasique (Notes STE p.75 | Notes ST p.42)
Un neutralisation acidobasique est une réaction où un acide réagit avec une base afin de former un sel et de l'eau.
Forme générale: Acide + Base --> Sel + Eau
Une solution est neutre lorsqu'elle contient autant d'ions H+ que d'ions OH-.
La procédure est très semblable aux équations de précipitation. On dissocie les réactifs en ions et on inverse ceux-ci pour former de l’eau et un sel.
***L'eau est toujours liquide et le sel est toujours aqueux.
***Seulement les élèves en STE doivent être capables de compléter une équation de neutralisation à partir de ses réactifs. Les élèves ST n'ont qu'à reconnaître la réaction complète comme étant une neutralisation***
(STE) Exemples avec stoechiométrie de neutralisation et précipitation
L’oxydation
L’oxydation est une réaction chimique impliquant comme réactif l'oxygène ou une substance ayant les mêmes propriétés.
Les réactions d’oxydation peuvent nuire en dénaturant le métal ou les aliments par exemple, mais sont aussi très utiles, pensons à la respiration cellulaire.
La combustion
La combustion est une réaction d'oxydation dégageant beaucoup d'énergie (et souvent de l'eau et du CO2 )
Trois conditions sont nécessaires pour qu’il y ait une combustion; c’est ce qu’on appelle le triangle du feu.
Présence d'un COMBUSTIBLE, c'est-à-dire la substance qui va brûler. (Ex: Bois, essence, charbon, gaz naturel, propane, etc.)
Présence d'un COMBURANT, c'est-à-dire une substance qui entretient la combustion. Dans la majorité des cas, le comburant est le dioxygène (O2) présent dans l'air.
Atteinte de l'ÉNERGIE D'ACTIVATION (ou point d'ignition), c'est-à-dire la quantité d'énergie initiale nécessaire pour démarrer la réaction.
Pour interrompre une réaction de combustion, il suffit de neutraliser un des trois éléments du triangle du feu et la réaction s’arrêtera.
Il existe trois types de combustion :
Combustion Vive: Combustion qui libère beaucoup d’énergie sous forme de chaleur et de lumière dans un très court laps de temps.
Exemples : Feu de foyer, une bougie, un incendie
Combustion Spontanée: Combustion vive qui atteint sa température d’ignition sans apport d’énergie extérieure. Phénomène imprévisible qui cause des catastrophes.
Exemples : Feu de forêt.
Combustion Lente: Combustion qui se produit sur une très longue période de temps. L’énergie libérée semble ainsi moins considérable.
Exemples : La respiration cellulaire, la fermentation.
Interprétation d’équations chimiques bien connues
La respiration cellulaire
C6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O(l) + Énergie
C’est une réaction de type: Décomposition / Oxydation / Combustion / Exothermique (STE)
La photosynthèse
6 CO2(g) + 6 H2O(l) + Énergie → C6H12O6(s) + 6 O2(g)
C’est une réaction de type: Synthèse / Endothermique (STE)
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