Chapitre n°VIII – La transformation de la matière I- La transformation chimique 1- Le système chimique Définition : Un système chimique est un ensemble d’espèces chimiques susceptibles de réagir entre elles. Son état sera décrit en précisant : - La nature et la quantité de matière des espèces chimiques présentes cette quantité peut être en unité de masse (g ou kg) ou en unité de quantité de matière (mol) - L’état physique : solide (s), liquide (l), gazeux (g), en solution aqueuse (aq) La température T et la pression P du système Un système chimique peut évoluer et subir une transformation chimique qui modifie son état. 2- Etat initial, état final - On appelle état initial du système chimique, l’état de ce système avant la transformation. - On appelle état final du système chimique, l’état de ce système après la transformation. - Les espèces introduites à l’état initial sont appelées réactifs les espèces obtenues après la transformation, à l’état final sont appelés produits. - La transformation chimique est le passage de son état initial à son état final 3- La réaction chimique / l’équation chimique - La transformation chimique est due à la réaction chimique entre les réactifs. - L’écriture symbolique de la réaction chimique est l’équation chimique. Les réactifs et les produits y sont représentés par leur formule : les réactifs à gauche de la flèche, les produits à droite : On a donc : Réactifs -> Produits Remarque : Si l'on a un D au dessus de la flèche cela veut dire que la réaction génère de la chaleur. 4- Lois de conservation au cours des réactions chimiques Au cours d’une transformation chimique, il y a conservation : - des éléments chimiques : les éléments présents dans les réactifs et les produits sont identiques - de la charge électrique : la somme des charges des réactifs est égale à la somme des charges électriques des produits - le nombre d’atomes de chaque élément présent dans les réactifs est identique au nombre d’atomes de chaque élément dans les produits. - la masse des réactifs est égale à la masse des produits Pour obéir à ces lois de conservation, il faudra ajuster l’équation avec des nombres placés devant les symboles, appelés nombres stoechiométriques. Lorsque le nombre stoechiométrique est égale à un, il n’est pas écrit devant l’espèce chimique. Astuce: toujours commencer par équilibrer l’élément chimique qui intervient le moins dans les espèces chimiques. 5- Réactif limitant et mélange stoechiométrique l’échelle macroscopique, les nombres stoechiométriques nous renseignent sur les proportions, en quantités de matière n(mol) , des espèces chimiques qui ont réagi et sur celle qui ont été produite (les nombres stoechiométriques peuvent alors être écrit sous forme de fraction) A l’échelle microscopique les nombres stoechiométriques nous renseignent sur les proportions en nombre d’entités chimiques (atomes, ions, molécules) qui ont réagi et sur les nombres d’entités chimiques qui ont été produites. Le nombre stoechiométrique est forcément un nombre entier (on ne peut parler de 1⁄2 molécule par exemple !) Lors d’un transformation chimique totale deux cas peuvent se presenter: - les réactifs ont été mélangés dans les proportions stoeochiométriques, alors ils sont entièrement consommés - un des réactifs a été consommé, c’est le réactif limitant. Celui qui reste en fin de reaction est appelé le réactif en excès. 5- Transformation exothermique et endothermique -Une transformation qui libère de l'énergie sous forme de chaleur est appelée transformation exothermique -Une transformation qui prend de la chaleur au milieu extérieur est appelée transformation endothermique II- Synthèse d’une espèce chimique Définition de la synthèse On appelle synthèse la production d’une espèce chimique à partir d’autres espèces chimiques. On distingue plusieurs types d'industries chimiques qui réalisent des synthèses de produits sont : - la chimie fine ou chimie de spécialité, est une division de l'industrie chimique qui synthétise des produits répondant à des besoins très spécifiques et de faible volume de production ( pesticides, pigments, arômes et cosmétiques) - la pharmacie. Environ 30% des principes actifs des médicaments sont issus de la nature. Il est parfois couteux de les extraire, on les synthétise en laboratoire. Il faudrait par exemple abattre 2000 saules par heure pour répondre au besoin d’aspirine dans le monde !! - la chimie lourde qui fabrique des produits de base comme la soude (NaOH) le dichlore (Cl2), l'acide chlorhydrique (H+,Cl-) et des monomères.