Réactions chimiques

Une réaction chimique est un processus qui se traduit par l'interconversion d'espèces chimiques. En termes plus simples, les réactions chimiques consistent à établir et/ou à rompre des liaisons chimiques pour former de nouveaux produits.

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    As-tu déjà essayé de fabriquer du savon à la maison ? L'art de la fabrication du savon est un type de réaction chimique! Tout d'abord, regarde la structure d'une molécule de savon.

    Réactions chimiques Structure du savon StudySmarterFigure 1. Structure d'une molécule de savon

    Le savon est un type de sel composé d'acides gras. La structure du savon consiste en une chaîne d'hydrocarbures non polaire contenant un groupe d'acide carboxylique. Le groupe acide carboxylique forme une liaison ionique avec un ion sodium ou potassium. Le savon a donc une extrémité hydrophobe qui ne se dissout pas dans l'eau (chaîne d'hydrocarbures) et une extrémité hydrophile (sel ionique). Lorsque le savon entre en contact avec de la graisse et de l'eau, l'extrémité hydrophobe du savon interagit avec les molécules non polaires de la graisse et met la graisse/l'huile en suspension, ce qui lui permet d'être emportée par l'eau !

    Le savon se forme par la réaction entre les triglycérides de la graisse/huile et un alcali tel que l'hydroxyde de sodium ou l'hydroxyde de potassium aqueux.

    La réaction chimique pour la fabrication du savon est la suivante :

    Réactions chimiques saponification processus chimique StudySmarterFigure 2. Le processus de saponification

    • Tout d'abord, nous parlerons des réactions chimiques et de la façon de les équilibrer.
    • Ensuite, nous examinerons les différents types de réactions chimiques et donnerons quelques exemples.

    Définition d'une réaction chimique


    Au cours d'une réaction chimique, les atomes des réactifs se réarrangent, formant de nouvelles liaisons et rompant les liaisons existantes pour créer une ou plusieurs substances différentes, appelées produits.

    Une réaction chimique est un processus qui entraîne la transformation d'une ou plusieurs substances chimiques en une ou plusieurs substances différentes.

    Lorsque cela se produit, on peut observer des changements de couleur, la formation de gaz, des changements de température ou même la formation d'un précipité. Ou, dans certains cas, le résultat est le même qu'auparavant.

    Les chimistes utilisent des équations chimiques pour montrer ce qui arrive aux réactifs et aux produits impliqués dans une réaction chimique.

    • Lesréactifs sont des substances qui réagissent ensemble pour former des produits.
    • Lesproduits sont les nouvelles substances formées après la réaction chimique.

    Équilibre des réactions chimiques

    Une compétence très importante à avoir lorsqu'il s'agit de réactions chimiques est la capacité à équilibrer les équations chimiques.

    Une équation chimique est équilibrée lorsque le nombre d'atomes est le même des deux côtés.

    Pour équilibrer des équations chimiques, il faut suivre certaines étapes. À titre d'exemple, jette un coup d'œil à l'équation chimique ci-dessous : $$ \text{K + H}_{2}\text{O} \à \text{KOH + H}_{2} $$

    Étape 1 : compte le nombre d'atomes présents de chaque côté de l'équation chimique.

    Tout d'abord, nous devons compter le nombre d'atomes pour chaque type d'atome présent dans le réactif et du côté du produit. Pour connaître le nombre d'atomes pour chaque type, nous pouvons multiplier le coefficient (qui, dans ce cas, est 1) par le nombre sur l'indice.

    Pour faciliter la mémorisation, nous pouvons faire un tableau simple sous l'équation chimique.

    Réactions chimiques Compter le nombre d'atomes présents de chaque côté de l'équation Bilan de la réaction chimique StudySmarterFigure 4. Comptage du nombre d'atomes présents de chaque côté de l'équation.

    Si le nombre d'atomes de chaque côté est le même, cela signifie que ton équation est déjà équilibrée. Maintenant, si le nombre d'atomes de chaque côté est différent, alors tu dois passer à la deuxième étape.

    Étape 2 : Détermine le nombre d'atomes que tu dois ajouter pour équilibrer l'équation chimique.

    Pour équilibrer cette équation chimique, nous devons chercher des multiples du coefficient. Dans cet exemple, les coefficients sont de 1.

    La seule façon d'obtenir la même quantité d'atomes d'hydrogène des deux côtés est d'ajouter un coefficient de 2 aux molécules deH2Oet un coefficient de 2 aux molécules de KOH. De cette façon, nous obtiendrions 4 atomes d'hydrogène de chaque côté.

    Cependant, cela modifierait également le nombre d'atomes K du côté du produit et le nombre d'atomes d'oxygène des deux côtés. Pour y remédier, nous pouvons ajouter un coefficient de 2 au K du côté du réactif. Maintenant, la réaction devrait être équilibrée !

    Réactions chimiques Ajout de coefficients pour équilibrer une équation chimique Équilibre de réaction chimique StudySmarterFigure 5. Ajout de coefficients pour équilibrer une équation chimique

    Types de réactions chimiques

    Il existe cinq types fondamentaux de réactions chimiques :

    • Réactions decombinaison ou de synthèse
    • Réactions de décomposition
    • Réactions de combustion
    • Réactions de remplacement simple
    • Réactions de double remplacement

    Les réactions de remplacement sont également appelées "réactions de déplacement". Les réactions de neutralisation sont un exemple de réactions de remplacement. Les réactions de synthèse et de simple remplacement peuvent être des réactions d'oxydoréduction, c'est-à-dire des réactions chimiques au cours desquelles des électrons sont transférés d'une espèce à une autre.

    Réactions de synthèse

    Lesréactions de synthèse sont des réactions dans lesquelles deux ou plusieurs substances se combinent pour former une nouvelle substance. La formule générale des réactions de synthèse est la suivante : \N( A + B \Nà C \N).

    Par exemple, la formation de bromure d'hydrogène (HBr) est le résultat d'une réaction de synthèse entre l'hydrogène et le brome.

    $$ H_{2}\text{ (g)} \text{ }+ \text{ }Br_{2} \text{ (l)}\to 2\text{ }HBr \text{ (g)} $$

    Réactions d'oxydation-réduction (redox)

    Dans les réactions d'oxydoréduction, les électrons sont transférés d'une espèce (oxydée) à une autre espèce (réduite). Un changement d'état d'oxydation indique qu'une réaction d'oxydoréduction a eu lieu.

    • L'oxydation est la perte d'électrons
    • La réduction est le gain d'électrons

    Par exemple, la réaction entre le zinc (Zn) et l'oxyde de manganèse (MnO2) est un type de réaction d'oxydoréduction.

    $$ Zn\text{ }( s)\text{ + }2\text{ }MnO_{2}\text{ }(s)\text{ }\to \text{ }ZnO \text{ }(s)\text{ + }Mn_{2}O_{3}\text{ }(s) $$

    Pour une explication approfondie des réactions chimiques d'oxydo-réduction, consulte larubrique "Réactions d'oxydo-réduction" !

    Réactions de décomposition

    Ensuite, nous avons les réactions de décomposition. Les réactions de décomposition sont des réactions chimiques au cours desquelles une substance se transforme en deux substances ou plus : \N( AB \Nà A + B \N).

    La décomposition du carbonate de calcium (CaCO3) en oxyde de calcium (CaO) et en dioxyde de carbone (CO2) est un exemple de réaction de décomposition.

    $$ CaCO_{3}\text{ } (s)\à \text{ } CaO \text{ (s)} \text{ + } CO_{2} \text{ (g)} $$

    Réactions de combustion

    Lesréactions de combustion sont des réactions impliquant un hydrocarbure qui réagit avec l'oxygène (O2) pour produire du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau (H2O). Ces réactions dégagent de l'énergie sous forme de chaleur et de lumière.

    Une réaction de combustion courante est la réaction entre l'hydrocarbure méthane (CH4) et l'oxygène (O2).

    $$ CH_{4}\text{ }(g) + O_{2}\text{ } (g) \text{ }\to\text{ } CO_{2} \text{ }(g)\text{ }+\text{ }H_{2}O \text{ }(g) $$

    Réactions de remplacement unique

    Lesréactions de remplacement simple se produisent lorsqu'un élément d'un composé est remplacé par un autre élément. La formule générale des réactions de remplacement simple est la suivante : \( \color{Teal}) A \color{orchid} B +\color{Blue} C \color{noir} \à \color{Teal} A \color{noir} + \color{orchid} B \color{Bleu}C \)

    Dans les réactions de remplacement simple, l'élément qui a tendance à former des cations remplacera le cation dans un composé. De même, l'élément qui a tendance à former des anions remplacera l'anion dans un composé.

    Par exemple, dans une réaction entre le chlorure de zinc (ZnCl2) et le cuivre (Cu), le cuivre remplace le Zn pour former le chlorure de cuivre (CuCl2).

    $$ ZnCl_{2}\text{ } (s)\text{ + } Cu \text{ } (s) \text{ } \à \text{ }CuCl_{2}\text{ } (s)\text{ } + \text{ } Zn\text{ } (s) $$

    Réactions de double remplacement

    Lesréactions de double remplacement se produisent lorsque deux composés réagissent dans des solutions aqueuses, ce qui fait que les cations et les anions des deux réactifs "s'échangent des partenaires ou changent de place" pour former deux nouveaux composés. Dans ce cas, la formule générale est la suivante : \( \color{Teal}) A\color{Orchide} B\color{noir}\text{ } + \text{ }\color{Bleu} C\color{Orange} D\color{noir} \text{ }\to \text{ }\color{Teal} A\color{Orange} D\color{noir} \text{ } + \text{ }\color{Orchide} B\color{Bleu} C \).

    Par exemple, la réaction entre le nitrate de mercure (II) et le sulfure de diammonium dans des solutions aqueuses pour donner du sulfure mercurique et du nitrate d'ammonium est un type de réaction de double remplacement.

    $$ Hg(NO_{3})_{2} \text{ }(aq)\text{ + }(NH_{4})_{2}S\text{ }(aq) \text{ }à HgS \text{ }(s) \text{ + } 2NH_{4}NO_{3} \text{ } (aq) $$

    Réactions de neutralisation

    Lesréactions de neutralisation sont un type particulier de réactions de double remplacement dans lesquelles l'un des réactifs est un acide et l'autre une base, donnant du sel et de l'eau comme produits. L'équation ci-dessous est un exemple de réaction de neutralisation.

    $$ HCl \text{ (acide) + }LiOH\text{ (base) } \à LiCl \text{ (sel)}+ H_{2}O \text{ (eau)} $$

    Réaction chimique de la photosynthèse

    Maintenant que tu connais les différents types de réactions chimiques qui peuvent se produire autour de toi, examinons la réaction chimique qui se produit lors de la photosynthèse.

    Laphotosynthèse est le processus qui consiste à utiliser l'énergie solaire pour convertir le dioxyde de carbone (CO2) et leH2Oen hydrates de carbone (glucose) et en oxygène (O2).

    Le processus et la réaction chimique de la photosynthèse sont illustrés dans la figure ci-dessous.

    Exemples de réactions chimiques

    Pour finir, examinons quelques exemples de réactions chimiques. Commençons par la réaction suivante : \( \text{Zn + AgNO}_{3}\to \text{Ag + Zn(NO}_{3}\text{)}_{2}). \).

    Peux-tu deviner de quel type de réaction chimique il s'agit ? Si tu as deviné qu'il s'agit d'une réaction de décomposition, tu as raison !

    Maintenant, amplifions un peu la difficulté et résolvons un problème similaire à celui que tu pourrais voir dans ton examen.

    Quel type de réaction chimique se produit entre CoCl3 et Ba(OH)2?

    $$ 2\text{ }COCl_{3}\text{ + } 3\text{ }Ba(OH)_{2}\text{ }\to\text{ }3\text{ }BaCl_{2} \text{ + }2\text{ }Co(OH)_{3} $$

    1. Combustion
    2. Remplacement simple
    3. Double remplacement
    4. Décomposition
    5. Synthèse

    La réaction chimique ci-dessus est un exemple de réaction de double remplacement parce que les cations et les anions des deux réactifs ont "échangé leurs places" pour former deux nouveaux composés.

    Maintenant, j'espère que tu es plus confiant dans ta compréhension des réactions chimiques !

    Réactions chimiques - Points clés

    • Une réaction chimique est un processus qui entraîne l'interconversion d'espèces chimiques.
    • Lesréactions de synthèse sont des réactions dans lesquelles deux substances ou plus se combinent pour former une nouvelle substance, tandis que lesréactions de décomposition sont des réactions chimiques dans lesquelles une substance se transforme en deux substances ou plus.
    • Les réactions d'oxydoréduction sont des réactions au cours desquelles des électrons sont transférés d'une espèce (oxydée) à une autre espèce (réduite).
    • Les réactionsde combustion sont des réactions dans lesquelles un hydrocarbure réagit avec l'oxygène (O2) pour produire du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau (H2O).
    • Lesréactions de remplacement simple se produisent lorsqu'un élément d'un composé est remplacé par un autre élément.
    • Les réactions dedouble remplacement se produisent lorsque deux composés réagissent dans des solutions aqueuses et que les cations et les anions des deux réactifs "s'échangent ou changent de place" pour former deux nouveaux composés.

    Références

    1. AP ® Chemistry DESCRIPTION DU COURS ET DE L'EXAMEN En vigueur à l'automne 2020. (s.d.). https://apcentral.collegeboard.org/pdf/ap-chemistry-course-and-exam-description.pdf
    2. David, M., Howe, E., & Scott, S. (2015). Head-Start to A-level Chemistry (Démarrage en douceur pour la chimie au niveau A). Cordination Group Publications (Cgp) Ltd.
    3. Jespersen, N. D., & Kerrigan, P. (2021). AP chemistry premium 2022-2023. Kaplan, Inc, D/B/A Barron's Educational Series.
    4. Moore, J. T., & Langley, R. (2021). McGraw Hill : AP chemistry, 2022. Mcgraw-Hill Education.
    5. Princeton Review (Firm. (2020). Fast track chemistry : essential review for AP, honors, and other advanced study. The Princeton Review.
    6. Zumdahl, S. S., Zumdahl, S. A., & Decoste, D. J. (2019). Chemistry. Cengage Learning Asia Pte Ltd.
    Questions fréquemment posées en Réactions chimiques
    Qu'est-ce qu'une réaction chimique ?
    Une réaction chimique est un processus où des substances se transforment en nouvelles substances avec des propriétés différentes.
    Comment identifier une réaction chimique ?
    Pour identifier une réaction chimique, on observe des indices comme un changement de couleur, la formation de gaz, ou une variation de température.
    Quels sont les types de réactions chimiques ?
    Les types courants de réactions chimiques incluent la synthèse, la décomposition, les déplacements simples et les échanges doubles.
    Pourquoi les réactions chimiques sont-elles importantes ?
    Les réactions chimiques sont cruciales car elles permettent de créer de nouvelles substances utiles, produisent de l'énergie et jouent un rôle clé dans les processus biologiques.

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