La transformation chimique

Physique-Chimie – Seconde  |  Fiche de révision

I. Qu'est-ce qu'une transformation chimique ?

Définition Une transformation chimique est le passage d'un système chimique d'un état initial à un état final, au cours duquel des espèces chimiques disparaissent et de nouvelles apparaissent.
ÉTAT INITIAL  (avant la réaction)
↓
La réaction se déroule…
↓
ÉTAT FINAL  (la réaction est terminée)

On sait qu'une transformation chimique a eu lieu si on observe : un changement de couleur, un dégagement de gaz (bulles), la formation d'un solide (précipité), un dégagement de chaleur ou de lumière…

Les espèces chimiques dans une transformation

Réactifs
Espèces présentes à l'état initial.
Elles disparaissent (ou diminuent) au cours de la réaction.
→ placés à gauche de la flèche
Produits
Espèces présentes à l'état final.
Elles apparaissent (ou augmentent) au cours de la réaction.
→ placés à droite de la flèche
Espèce spectatrice Une espèce est spectatrice si sa quantité de matière ne change pas au cours de la transformation. Elle n'est pas écrite dans l'équation-bilan.
Exemple — Action de l'acide chlorhydrique sur le fer :

Fe(s) + 2 H⁺(aq) → Fe²⁺(aq) + H₂(g)

Les ions Cl⁻ sont spectateurs : ils sont présents mais ne participent pas à la réaction.

II. L'équation-bilan

Définition L'équation-bilan (ou équation de réaction) modélise la transformation chimique. Elle est de la forme :

Réactif 1  +  Réactif 2  →  Produit 1  +  Produit 2

Règles pour écrire et ajuster une équation-bilan

Méthode — Comment ajuster une équation-bilan ?
  1. Écrire les formules des réactifs à gauche et des produits à droite de la flèche.
  2. Compter les atomes de chaque élément de chaque côté.
  3. Placer des nombres stœchiométriques devant les formules pour équilibrer (même nombre d'atomes de chaque côté).
  4. Vérifier que les charges électriques sont aussi égales de chaque côté.
⚠ Ce qui est conservé dans une réaction chimique : Les molécules, elles, sont transformées.
Exemple — Combustion du méthane (ajustement pas à pas) :

Avant ajustement :   CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O

Élément Côté gauche Côté droit Équilibré ?
C11✓
H42✗ → mettre 2 devant H₂O
O22+2=4✗ → mettre 2 devant O₂

Équation ajustée :   CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O ✓

Les nombres devant les formules (1, 2, 3…) s'appellent nombres stœchiométriques. On ne modifie jamais les formules chimiques elles-mêmes.

III. Réactif limitant et réactif en excès

Définitions

Méthode pour trouver le réactif limitant

Méthode — Comparer les rapports quantité / coefficient stœchiométrique

Pour une réaction   a A + b B → produits :

  1. Calculer pour chaque réactif le rapport :   n(réactif) ÷ coefficient stœchiométrique
  2. Le réactif limitant est celui dont le rapport est le plus petit.
  3. Si les rapports sont égaux → mélange stœchiométrique (tous les réactifs disparaissent).
Réactif limitant ⟺ rapport   n / coefficient   le plus petit
Exemple — Combustion du méthane :   CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

On dispose de 3 mol de CH₄ et de 4 mol de O₂.

Réactif Quantité n (mol) Coefficient stœchio. Rapport n / coeff.
CH₄ 3 1 3 / 1 = 3
O₂ 4 2 4 / 2 = 2

Le plus petit rapport est 2 (O₂).  → O₂ est le réactif limitant, CH₄ est en excès.

IV. Réactions exothermiques et endothermiques

Réaction EXOTHERMIQUE
La réaction libère de la chaleur.
→ La température du milieu augmente.

Exemple : combustion, réaction acide-base…
Réaction ENDOTHERMIQUE
La réaction absorbe de la chaleur.
→ La température du milieu diminue.

Exemple : dissolution du nitrate d'ammonium…
Plus la masse du réactif limitant ayant réagi est grande, plus la variation de température est importante.

À retenir — L'essentiel

⚠ Erreurs fréquentes à éviter