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La Réaction Chimique

I/Qu'est-ce qu'une réaction chimique ?

C'est une transformation de composés chimiques (réactifs) en de nouveaux composés (produits).

aA + bB  =  cC + dD

Réactifs    Produits

Le "=" permet de mettre en valeur la conservation de la matière et de l'énergie du système.

Lorsqu'une réaction se produit, on remplace le "=" par une flèche orientant le sens de la réaction. La réaction se terminera avec l'épuisement d'un des réactifs.

Lorqu'une réaction inverse peut avoir lieu on remplace le signe "=" par une double flèche.

II/Bilan d'une réaction chimique.

   1/Equation bilan

L'équation bilan est écrite avec des coefficients stoechiométriques proportionnelles au nombre de molécules des réactifs ou des produits.

Exemple : Combustion du Méthane.

22.4L CH4 + 44.8 L O2 --> 22.4 L CO2 + 36 g H2O

1 mole CH4 + 2 moles O2 --> 1 mole CO2 + 2 moles H2O

   2/Bilan de matière.

1 CH4 + 2 O2 --> 1  CO2 + 2  H2O

Il y a au départ 1 Carbone, 4 Hydrogènes et 4 Oxygènes qui sont conservés au cours de la réaction chimique.

Les atomes engagés au début de la réaction sont tous retrouvés en fin de réaction.

De plus, la masse de départ est de 80 grammes donc il y a conservation de la matière et donc des masses de produit.

   3/Bilan des charges. 

Il ya conservation de la charge globale pour les réactifs et pour les produits.

   4/Conclusion.

Lorsque l'on écrit l'équation bilan d'une réaction, il faut toujours s"assurer qu'elle soit équilibrée c'est-à-dire, le même nombre d'atomes de chaque côté de la réaction et l'équilibre des charges.

 

III/Détermination des espèces présentes dans un milieu réactionnel.

   1/Inventaire des espèces chimiques.

On mesure la quantité de matière à la fin d'une réaction :

   - pour un solide : sa masse;

   - pour un liquide : sa masse ou son volume;

   - pour un gaz : son volume,

si et seulement si l'espèce est encore pure et peut être isolée en fin de réaction.

Si l'espèce considérée est en solution, on mesure la concentration à l'aide de différents moyens d'analyse qui permettent de suivre distinctement les espèces chimiques d'un milieu réactionnel.

   2/Concentrations des espèces en solution.

Concentration massique : Cm = m/v, Unité en gramme par litre.

Concentration molaire : C= n/v ou C= (m/M)/v, Unité en mol/L.

 

IV/Bilans de transformations : avancement de la réaction ξ (ksi).

L'avancement de la réaction est défini comme étant la quantité de matière en mol d'un produit formé si ce dernier a un nombre stoechiométrique de 1.

On multiplie ξ par le coefficient stoechiométrique de chacune des espèces. Un signe négatif est employé pour les réactifs qui sont consommés et un signe positif pour les produits qui apparaissent.

V/ Cinétique et vitesse de réaction.

La vitesse d'une réaction est un paramètre très important pour la réalisation d'une réaction chimique. Une réaction peut être rapide ou lente en fonction des conditions de la réaction notamment la température.

Una augmentation de la vitesse d'une réaction peut également être obtenue en abaissant l'énergie d'activation de la réaction par l'emploi de catalyseurs ou d'enzymes.

Remarque : Le catalyseur bien que participant à la réaction n'es pas consommé et on le retrouve en fin de réaction sans diminution des quantités, c'est un activateur de la réaction.

VI/Sens d'évolution d'une réaction.

Pour les réactions totales, la réaction ne peut évoluer que dans un sens, des récatifs vers les produits du système de plus haute énergie vers le système de plus basse énergie.

Dans le cas des réactions équilibrées, il est beaucoup moins simple de prévoir le sens de la réaction.

Chacune des réactions va évoluer vers un minimum d'énergie. Entre l'état initial et l'état final, c'est l'état d'équilibre.

   a/Constante d'équilibre K.

La constante d'équilibre K d'une réaction est le rapport des concentrations des produits de la réaction sur les concentrations des réactifs. Chacune des concentrations a un exposant qui est généralement le coefficient stoechiométrique des réactifs et des produits de la réaction.

K ne varie qu'avec la température.

   b/Evolution d'un système qui n'est pas à l'équilibre.

A n'importe quel moment d'une réaction, on peut évaluer les concentrations des réactifs et des produits et calculer le quotient de la réaction Qr qui a la même expression que la constante d'équilibre K mais à n'importe quel moment de la réaction.

Si Qr = K, le système est à l'équilibre et n'évoluera pas.

Si Qr < K, le système évoluera dans le sens droit.

Si Qr > k, réaction vers la gauche. 

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