تتبع تحول كيميائي
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1. Transformation chimique - réaction chimique
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1.1. Transformation chimique
Une transformation du groupe (ensemble) d'espèces chimiques « grouupe chimique » se produit lorsque les types chimiques « réactifs » disparaissent et que de nouveaux types chimiques « produits » apparaissent .
* Etat initial : l'état du groupe avant le début de la transformation.
* Etat final : l'état du groupe à la fin de la transformation.
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1.2. Réaction chimique
Une réaction chimique est une modélisation simplifiée d'une transformation chimique et est exprimée sous la forme d' une équation de réaction .
Exemple:
équation de réaction: 2H+(aq)+ Mg(s)
Mg2+(aq)+ H2(g)
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2. Evolution des quantités de matière des espèces chimiques au cours d'une transformation chimique
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2.1. Avancement de la réaction - Tableau descriptif des réactions
Pour connaître l'état d'un système chimique au cours de son évolution, on utilise une quantité appelée "Avancement de la réaction", que l'on note x , et son unité est : (mol).
Pour décrire l'évolution d'un groupe chimique, nous complétons le tableau descriptif :
équation de la réaction
Mg(s)+ 2H+(aq)
Mg2+(aq)+ H2(g)état de la réaction
avancement de l'interaction
Quantités de matière de réactifs et de produits
Etat initial
x = 0
0
0
n i (H + )
n i (Mg)
pendant l'interaction
x
x
x
ni(H+) - 2x
ni(Mg) - x
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2.2. Réactif limité et réactif abondant
On appelle le réactif limitant , le réactif qui disparaît complètement à l'état final. Et le réactif abondant restant à la fin de la transformation.
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2.3. avancement maximal et le bilan matériel
L'avancement maximal xmax est la valeur de la avancement de la réaction x lorsque le réactif limitant est parti.
Exemple:
n i (Mg) = 2 mol ; n i (H + ) = 2 mol
équation de la réaction
Mg(s)+ 2H+(aq)
Mg2+(aq)+ H2(g)état de la réaction
avancement de la réaction x
Quantités de matière de réactifs et de produits
Etat initial
x = 0
0
0
2 mol
2 mol
pendant la réaction
x
x
x
2 - 2x
2 - x
état final
xmax
xmax
xmax
2 - 2xmax
2 – xmax
Il y a deux cas possibles:
* soit le réactif limitant est Mg donc: nf(Mg) = 0 donc xmax= 2 mol و nf(H+) = -2 mol et ce n'est pas possible.
* soit le réactif limitant est H+ donc: nf(H+) = 0 donc xmax= 1 mol و nf(Mg) = 1 mol donc le réactif limitant est: H+.
A partir de celui-ci, nous déterminons les quantités de matière des réactifs et de produits à l'état final, c'est-à-dire le bilan de la substance:
nf(Mg) = 1 mol ; nf(H+) = 0 ; nf(Mg2+) = 1mol ; nf(H2) = 1 mol
Remarque :
Si les rapports de coefficients proportionnels sont respectés pour les quantités des réactifs, alors à la fin de la réaction tous les réactifs disparaissent, donc il n'y a pas de réactif défini, et on parle de mélange stoechiométrique .
Exemple :
Mg + 2H+
Mg2++ H2
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3. Le cas des réactions chimiques produisant des gaz
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3.1. Prédire le volume final d'un gaz produit par une transformation chimique à T = cte et p = cte
Nous considérons la réaction entre le métalle de zinc et une solution de chlorure d'acide, par laquelle le gaz dihydrogène est formé selon l'équation ::
Zn(s)+ 2H+(aq)
Zn2+(aq)+ H2(g)On considère le mélange initial suivant: m(Zn) = 0.11 g; V = 20 mL de HCl avec C = 5 mol/L-1 .
1- Dessiner la structure empirique (le montage experimental) qui permet de mesurer le volume de H2 émis.
2- Déterminer théoriquement le résultat de la réaction (le bilan de matière).
3- Prédisez le volume final de gaz émis dans les conditions de réaction.
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3.2. Prédire la pression finale d'un gaz produit par une transformation chimique à T = cte et V = cte
La quantité de matière de gaz CO2 émise lors de l'activité 1 est: n(CO2) = 1.2 10-2mol .
1- Prédisez-vous la pression de gaz dans les conditions suivantes:
* La température du gaz est la température normale T = 20°C .
* Le gaz est piégé dans la bouteille sans présence d'air.
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