LES RÉACTIONS CHIMIQUES

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1 Unité 4 LES RÉACTIONS CHIMIQUES Une réaction chimique est une transformation de la matière. Cette transformation n'est pas le résultat d'un changement d'état, ni celui d'un mélange: les corps purs initiaux ne sont pas conservés. Exemple: la formation du dioxyde de carbone est le résultat d'une réaction chimique. Quand on chauffe le carbone, le carbone brûle dans le dioxygène. Le carbone disparaît. Le dioxygène disparaît aussi. A la place on obtient du dioxyde de carbone. On le traduit par l'écriture suivante: État initial (réactifs) État final (produit) Carbone (solide) + dioxygène (gaz) dioxyde de carbone (gaz) Le signe + se lit: "réagit avec" La flèche se lit: "pour former" 1. Faites les expériences et les dessins. a) Combustion du magnésium. Le magnésium est très utilisé en pyrotechnie pour la production de lumières très éclairantes ou de flash. Matériel Ruban de magnésium Bec Bunsen Pince en bois Complétez le protocole expérimental avec la description des observations. Tenir à l aide d une pince en bois 3 cm de ruban de magnésium. Chauffer l extrémité avec la flamme du bec Bunsen. Après quelques secondes le magnésium s enflamme en dégageant 1

2 Décrivez les propriétés des substances initiales et finales substances initiales substances finales État des substances Couleur Pourquoi est-ce qu'on peut affirmer qu'il y a eu une réaction chimique? Explications Le magnésium réagit vivement avec le dioxygène de l air lorsqu on le chauffe. La fumée blanche et le solide blanc sont de l oxyde de magnésium, encore appelé magnésie, utilisée par les alpinistes en montagne ou les gymnastes qui s en enduisent les mains. Précautions à prendre Attention à la grande quantité de chaleur produite, il faut absolument tenir le ruban avec une pince et non avec les doigts. La lumière créée contient beaucoup de rayons ultraviolets, il faut se protéger les yeux. b) Changer l eau en vin puis en cola. Matériel 3 béchers (150 ml) ou 3 verres. Permanganate de potassium (KMnO 4 ) sous forme de poudre. Eau oxygénée bécher Protocole expérimental Disposer les trois récipients devant vous et remplissez le premier avec de l eau ordinaire. Mettre quelques graines de permanganate de potassium dans le deuxième et quelques gouttes d eau oxygénée dans le troisième. Verser l eau du premier verre dans le deuxième, celui-ci se colore immédiatement en violet. Il ressemble à du vin de qualité très moyenne! Verser le contenu du deuxième verre dans le troisième, le liquide se colore en marron et devient effervescent. Il ressemble beaucoup un soda du type cola. 2

3 Décrivez les propriétés des substances initiales et finales État des substances substances initiales 1 e étape 2 e étape substances finales (1 e étape) substances initiales (2 e étape) produits Couleur Solubilité dans l'eau Dans la première étape, il y a eu un changement physique ou une réaction chimique? Pourquoi? Et dans la deuxième étape, il y a eu un changement physique ou une réaction chimique? Pourquoi est-ce qu'on peut affirmer qu'il y a eu une réaction chimique? _ Explications La première étape consiste uniquement à diluer le permanganate de potassium dans l eau. La seconde étape est la réaction du permanganate de potassium avec l eau oxygénée. On produit du dioxygène (O 2 ) et de la vapeur d eau (H 2 O). Précautions à prendre L eau oxygénée peut provoquer des brûlures sur la peau et les muqueuses, et devient très dangereuse à manipuler lorsqu elle est concentrée. Ne surtout pas boire les liquides obtenus, même si cela ressemble au vin au cola, ce n en est pas! 2. Faites les expériences indiquées par le professeur et complétez les schémas et les tableaux avec les mots: cuve, électrodes, générateur, eau, tubes à essais, courant électrique, gaz (1), gaz (2), bulles, bec Bunsen, sucre, vapeur d eau, flamme. Expérience 1 Substance initiale Substances finales 9.00 Le changement est dû à 3

4 Expérience 2 Substance initiale Substances finales Le changement est dû à 3. Comparez les deux expériences 4. Écoutez ( et complétez Types de coloration La coloration capillaire consiste bien évidemment à modifier la (euh) des cheveux et il en existe, en effet, plusieurs types dont les principaux que l on appelle coloration ou et coloration. La directe comme son nom l indique, consiste à faire pénétrer à l intérieur des des qui sont déjà colorées. Parmi ces molécules plusieurs classes existent, principalement des dérivés des paranitrophenoles, des dérivés des anthraquinones ou des dérivés provenant d une liaison azoïque. Les modifications de que l on peut apporter à la chevelure sont essentiellement des modifications de reflets mais en aucun cas un de la couleur fondamentale puisqu il n y pas de qui permettrait cet éclaircissement. D autre part un avantage de ce type de coloration est que les que l on a fait pénétrer à l intérieur des cheveux vont pouvoir en être extraites progressivement, en particulier sous l action des shampoings répétés. Ce type de coloration est donc parfaitement et une personne qui le souhaite pourra éventuellement, à intervalles de temps régulier, la nuance qu elle apporte à ses cheveux. D autre part cette coloration est parfaitement adaptée aux masquages ou à la couverture des cheveux blancs à condition que ceci ne soit pas présent en très grande quantité, jusqu à 30% environ. Au-delà de 30%, c est plutôt la coloration qui apporte la meilleure réponse à la couverture des cheveux. La coloration d oxydation procède d un totalement différent puisque l on peut réellement dire dans ce cas que l on a fait de la à l intérieur des cheveux. En effet, la coloration d oxydation consiste à faire pénétrer à l intérieur des fibres, des chimiques que l on appelle les précurseurs de coloration qui sont des dérivés mais qui, sous l addition d un vont pouvoir former des espèces. Très rapidement, l oxydant, qui est en général de l eau, va agir 4

5 sur un type de précurseurs que l on appelle de base, pour une espèce extrêmement réactive, vis à vis des composés nucléophiles, la quinone diimine. Or leurs coupleurs qui sont de la deuxième catégorie de précurseurs et que l on fait pénétrer dans les cheveux sont très susceptibles aux de type nucléophile. Il va y avoir une entre ces bases oxydées et ces coupleurs pour une nouvelle molécule plus que les précédentes et qui elle, contrairement à ces dernières, sera colorée. La coloration d oxydation est donc un mélange de plusieurs bases, de plusieurs coupleurs, qui vont ensemble pour donner la coloration finale souhaitée. 5. Est- ce que pendant la coloration directe il y a un changement chimique? Pourquoi? 6. La coloration directe peut éclaircir les cheveux? Pourquoi faut-il une réaction chimique pour provoquer un éclaircissement? 7. En général, les changements physiques sont-ils réversibles ou irréversibles? Et les changements chimiques? Pourquoi? 8. Complétez les réactions qui ont lieu au cours de la coloration d oxydation. Réaction générale : précurseurs (de base et coupleur) + espèce colorée Étapes : + oxydant composée nucléophile composé nucléophile + coupleur _ 9. Les molécules qui forment les colorants non permanents peuvent pénétrer à l intérieur des cheveux et, de la même façon, elles peuvent sortir. Est-ce que les molécules des colorants permanents agissent de la même façon? Pourquoi? Atomes et molécules Pendant une réaction chimique, les molécules se transforment. Le modèle de la matière que nous avons étudié ne permet pas d expliquer la formation d une substance n existant pas au départ. Il faut améliorer le modèle et considérer l existence de particules plus petites que les molécules. John Dalton, en 1811 élabore le premier modèle atomique de la matière qui explique les réactions chimiques. Les idées les plus importantes du modèle atomique sont : Les molécules sont constituées par d autres particules plus petites, les atomes. Il existe 92 types d atomes naturels différents (92 éléments naturels). Le symbole d'un atome s'écrit avec une majuscule suivie d une minuscule s il y a lieu. Une réaction chimique est une transformation de la matière au cours de laquelle les atomes constituant les molécules des réactifs se regroupent de façon différente pour former les molécules des produits. 5

6 10. Faites correspondre. Symboles : H, He, C, O, N, S, Fe, Cl, Cu, Au, Ag, Na, Mg, Ca, K Nitrógeno Azufre Cobre Oxígeno Magnesio Cloro Hierro Oro Carbono Calcio Hidrógeno Potasio Helio Plata Sodio Carbone Magnésium Oxygène Potassium Hélium Argent Cuivre Azote Sodium Hydrogène Or Soufre Calcium Chlore Fer 11. Choisissez une des affirmations. Récrivez l'affirmation correcte - Les atomes sont constitués de molécules/ Dans une molécule il y a plusieurs atomes - Un élément est un type d'atome/ Un élément est un atome - Le symbole d'un élément s'écrit avec majuscule/ Uniquement la première lettre du symbole d'un élément s écrit avec majuscule. 12. Selon le modèle antérieur, en quoi consiste une réaction chimique? 13. Combien d'éléments peut-on trouver dans la nature? 14. Cherchez le nom et le symbole d'un élément artificiel. 15. Où est-ce que l'homme crée les éléments artificiels? 6

7 C: symbole d'un atome de carbone O: symbole d'un atome d'oxygène Les atomes sont représentés par des boules différentes. : représentation d'un atome de carbone : représentation d'un atome d'oxygène Une molécule est caractérisée par une formule chimique qui indique la nature et le nombre d atomes qui la constituent. La formule moléculaire d'un corps pur se note par une succession de symboles, chacun suivi d'un indice signifiant le nombre d'atomes de l'élément symbolisé. Lorsqu'il n'y a qu'un seul atome, l'indice "1" est sous-entendu. Chaque molécule comporte deux atomes d hydrogène. Le nombre d atomes est indiqué par un chiffre en indice à droite du symbole de l atome. CO 2 : symbole d'une molécule de dioxyde de carbone. Chaque molécule comporte deux atomes d oxygène et un atome de carbone. : représentation d'une molécule de dioxyde carbone 16. Associez chaque représentation moléculaire à sa formule chimique. CO 2 NH 3 N 2 HF H 2 O 17. Classifiez les molécules antérieures selon le nombre d atomes. Molécule diatomique Molécule triatomique Chaux (eaux dures) 18. Associez les représentations aux systèmes chimiques a) b) c) d) a) Corps pur simple Corps pur composé Mélange homogène 7

8 Justifiez votre réponse Le système a) est un car Le système b) Le système c) Le système d) Le système e) 19. Complétez Substance Formule chimique Sortes et nombres d'atomes pour chaque molécule Dioxyde de carbone CO 2 Deux atomes d'oxygène et un atome de carbone Monoxyde de carbone CO Eau Dihydrogène Deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène Deux atomes d'hydrogène Glucose C 6 H 12 O 6 Dioxygène O 2 Ozone O 3 Acide Chlorhydrique Un atome d'hydrogène et un atome de chlore 20. Recopiez les phrases suivantes en choisissant les mots exacts. a) Le dioxygène est représenté par des particules appelées (atomes/molécules) de dioxygène. b) Dans chacune de ces particules, il y a (des atomes/ des molécules) d'oxygène. c) Les (atomes/molécules) sont constituées par un groupe (d atomes/ de molécules) liés entre eux. 8

9 21. Représentez les substances suivantes Carbone (solide) Dioxygène (gaz) Dioxyde de carbone (gaz) Eau (liquide) Représenter une réaction chimique Une réaction chimique est représentée par une équation bilan qui traduit la réorganisation des atomes de réactifs pour donner des produits. 22. A) Le soufre (S, solide) réagit avec le dioxygène (O 2, gaz) pour former un gaz, le dioxyde de soufre (SO 2 ). B) Le passage du courant électrique dans l eau provoque sa décomposition en deux corps purs gazeux: le dihydrogène et le dioxygène. C) Le magnésium (solide) réagit avec le dioxygène (O 2, gaz) pour former l oxyde de magnésium (MgO, solide). D) Le glucose (C 6 H 12 O 6, solide) se décompose pour former: du charbon (C, solide) et de l eau (gaz) a) Quels sont les réactifs et les produits de ces réactions chimiques? A) B) C) D) 9

10 b) Écrivez les bilans de ces réactions en utilisant les noms des corps purs. A) B) C) D) c) Représenter schématiquement ces bilans en dessinant les molécules. 10

11 d) Écrivez l équation bilan en utilisant les formules chimiques des molécules. A) B) C) D) 23. Écrivez la formule chimique: L ozone est un gaz dont la molécule triatomique est formée uniquement d atomes d oxygène. Les molécules de dioxyde de soufre comportent un atome de soufre et deux atomes d oxygène. 24. Donnez la composition chimique en atomes de ces molécules: NO, NO 2, N 2 O 4 NO NO 2 N 2 O 4 11

12 VOCABULAIRE 1. Écrivez les mots et les expressions les plus importants de l unité Faites des groupes avec tous ces mots. 3. Ordonnez les mots pour trouver des phrases. 4. Trouvez, 10 mots, copiez-les et donnez-en la définition. M Z E R I R E A C T I F E O L C P M F B A L G E D E L H U E J N R O P A Q T C E G I L L B I F U U K H R C Z V Q O W O E A G I R Y U H R N E R I S A M E T I L I E O M H M M I K X A S E X Q U G A R E A C T I O N I L E F E V P R O D U I T E O E A L X P M I E V A G F R V O M R E J X T Y C N 12