Chapitre 4 : Atome et molécules pour comprendre les transformations chimiques

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1 Chapitre 4 : Atome et molécules pour comprendre les transformations chimiques 1/ Les atomes L atome est la plus petite particule de matière. Comme il y a différents types d atomes (118), on les modélise par des petites boules de couleurs différentes et de tailles différentes et on leur donne un symbole Modèle de l atome Nom Carbone Hydrogène xygène Azote Symbole C H N 2/ Les molécules Dans la majorité des cas, les atomes ne restent pas seuls, ils s assemblent pour former des molécules. Les molécules sont donc constituées par des assemblages d atomes liés entre eux par des liaisons chimiques. n représente les molécules par une formule et un modèle moléculaire. Exemples : Les gaz dioxygène, dihydrogène, dioxyde de carbone et méthane et l eau liquide sont constitués de molécules. Modèle de la molécule Nom de la molécule Formule chimique de la molécule Eau Dioxygène Diazote Dioxyde de carbone Méthane Butane H 2 2 N 2 C 2 CH 4 C 4H 10 Que représentent les chiffres en indice? Ils indiquent le nombre d atomes dans la molécule. Exemple : Dans H2, il y a 2 atomes d hydrogène et 1 atome d oxygène. Que représentent les lettres? Elles indiquent le nom des atomes dans la molécule Quand il n y a pas de chiffre en indice, que cela signifie-t-il? Il est sous-entendu «1». Exercice d application : Donne la formule chimique des molécules suivantes : RDV sur le site Modèle moléculaire Formule chimique Nom Ethanol Eau oxygénée Propane Ethane Acide acétique Modèle moléculaire Formule chimique Nom Dioxyde d azote Ethanamide dihydrogène Ethylamine Ether méthylique Tony Leparoux, professeur de physique-chimie

2 3/ Que se passe-t-il lors d une transformation chimique? A/ Lors de la combustion du carbone dans le dioxygène. Molécule de dioxygène Atome de carbone Molécule de dioxyde de carbone Etat initial Etat final B/ Lors de la combustion du méthane dans le dioxygène. Molécule de dioxygène Molécule de dioxyde de carbone Molécule d eau Molécule de méthane Etat initial Etat final CNCLUSIN : Au cours d une transformation chimique : Les molécules des réactifs disparaissent pour former de nouvelles molécules, les produits. Le nombre d atomes de chaque sorte ne change pas, ils se réarrangent entre eux pour former de nouvelles molécules. Il y a CNSERVATIN des atomes lors d une transformation chimique. 4/ Ecriture de la transformation chimique A/ Combustion du carbone C carbone + dioxygène dioxyde de carbone Modèles moléculaires + Equation de la réaction avec les symboles C + 2 C 2 C est facile!

3 B/ Combustion du méthane CH4 C est beaucoup plus dur car : méthane + dioxygène Modèles moléculaires + + Comptage des atomes 1 C + 4 H C + 2 H Ce n est pas équilibré au niveau des atomes!!!! L exemple de la combustion du butane C 4 H 10 : Fiche méthode pour équilibrer une équation chimique en 4 ème (CAS «assez général») Cas général Exemple de la combustion du butane 1/ Ecrire le bilan de la transformation chimique avec des mots. butane + dioxygène 2/ Remplacer chaque molécule par sa formule chimique. C 4H C 2 + H 2 3/ Compter les atomes de chaque sorte : compter à gauche, puis à droite. Si l on ne trouve pas les mêmes nombres à gauche et à droite, la réaction n est pas équilibrée. Réactifs 4 atomes C 10 atomes H 2 atomes Produits 1 atome C 2 atomes H 3 atomes 4/ Commencer par équilibrer le C à gauche et à droite 5/ Continuer en équilibrant le H à gauche et à droite. 6/ Finir en équilibrant le et en commençant par la droite. Si vous ne tombez pas sur un entier, vous multiplierez toute l équation par 2 7/ Vérifier en comptant les atomes de chaque sorte. Equilibrer l atome C (présents dans C 4H10 et C 2) C 4H C 2 + H 2 Equilibrer l atome H (présents dans C 4H 10 et H 2) C 4H C H 2 Equilibrer l atome (présents dans C 4H 10, 4 C 2, 2, et 5 H 2) C 4H ,5 2 4 C H 2 2 C4H C H2 Réactifs 8 atomes C 20 atomes H 26 atomes Produits 8 atomes C 20 atomes H 26 atomes C4H C H2 Butane + dioxygène

4 Retour à la combustion du méthane et utilisation de la fiche méthode Cas général Exemple de la combustion du butane 1/ Ecrire le bilan de la transformation chimique avec des mots. méthane + dioxygène 2/ Remplacer chaque molécule par sa formule chimique. CH C 2 + H 2 3/ Compter les atomes de chaque sorte : compter à gauche, puis à droite. Si l on ne trouve pas les mêmes nombres à gauche et à droite, la réaction n est pas équilibrée. Réactifs 1 atomes C 4 atomes H 2 atomes Produits 1 atome C 2 atomes H 3 atomes 4/ Commencer par équilibrer le C à gauche et à droite 5/ Continuer en équilibrant le H à gauche et à droite. 6/ Finir en équilibrant le et en commençant par la droite. Si vous ne tombez pas sur un entier, vous multiplierez toute l équation par 2 7/ Vérifier en comptant les atomes de chaque sorte. Equilibrer l atome C (présents dans CH 4 et C 2) CH C 2 + H 2 Equilibrer l atome H (présents dans CH 4 et H 2) CH C H 2 CH C H 2 Réactifs 1 atomes C 4 atomes H 4 atomes Produits 1 atomes C 4 atomes H 4 atomes méthane + dioxygène Modèles moléculaires + + Equation de la réaction avec symboles CH C H 2 CNCLUSIN : L équation de la réaction précise le sens de la transformation et traduit la conservation des atomes par des nombres placés devant les formules. C/ Applications à d autres combustions propane + dioxygène Modèles moléculaires + + Equation de la réaction avec symb. C 3 H C H 2 Tony Leparoux, professeur de physique-chimie

5 pentane + dioxygène + + Modèles moléculaires Equation de la réaction avec symb. C 5 H C H 2 hexane + dioxygène + + Modèles moléculaires Equation de la réaction 2 C 6 H C H 2 dihydrogène + dioxygène eau Modèles moléculaires + Equation de la réaction 2 H H 2 Modèles moléculaires fer + dioxygène + xyde de fer Inventé Equation de la réaction 4 Fe Fe 2 3

6 5/ La masse est-elle conservée lors d une transformation chimique? Essayons donc d aider notre ami tintin, embarqué à bord du plus célèbre sous-marin de la BD «Le Trésor de Rackham le Rouge» Professeur, j ai un problème! Mon sous- marin ne remonte plus. Que puisje faire? J ai un stock de craie, d acide et de soude à bord, est-ce que cela peut m aider? 1 Tintin, tu peux essayer de mélanger les craies et l acide. Ça produit un gaz (C 2 je crois) qui te fera remonter à la surface car il allègera ton sous-marin! 2 3 Alors, qu en penses-tu : 1/ Ce que je pense et ce que je vais faire RAISNNER ( /2) Je pense que Haddock a raison car la masse totale des molécules ne changera pas lors de la réaction chimique. En effet, les molécules ne peuvent pas sortir du sous-marin. Je vais peser les réactifs (craie + acide chlorhydrique) au début puis tout au long de la réaction avec une balance. Attention, il faut un bocal FERME. Le matériel que je vais utiliser est : Erlenmeyer fermé avec bouchon, craie, acide chlorhydrique, balance, spatule, pipette. 2/ Je réalise mon expérience proprement et dans le calme. (appelle le professeur ) FAIRE ( /2) 3/ Ce que j observe S INFRMER ( /2) Les résultats CHIFFRES de mon expérience sont : AU début de l expérience : L ensemble ( craie + acide dans l erlenmeyer + bouchon) pèse 200,00 g Au cours de l expérience, la craie se rongée par l acide et du dioxyde de carbone se forme. La masse est et reste toujours de 200,00 g. Je réalise un schéma légendé et PRPRE de l expérience que j ai faite et j indique les résultats chiffrés: 4/ Ce que je conclus : Réponds à la question. CMMUNIQUER ( /2) Mon hypothèse de départ était bonne. Capitaine Haddock avait raison : Le sous-marin ne remontera pas à la surface avec cette méthode. Tournesol s est trompé, la masse ne change pas au cours de la transformation chimique.

7 5/ uverture : Encore ce fameux Antoine LAVISIER (18 ème siècle), père de la chimie moderne, qui revient avec sa célèbre maxime : Explique pourquoi il a dit cela. L équation de la transformation chimique qui a lieu est : CaC HCl CaCl 2 + C 2 + H 2 C C C H H Ca C Ca C H H C Il y a conservation des atomes de chaque sorte durant cette réaction : ce qui change est leur arrangement. La maxime de Lavoisier (Rien se perd, rien ne se crée, tout se transforme) est ici facile à comprendre.

8 Exercices sur le chapitre 4 : Molécules et atomes dans les transformations chimiques Exercice 1 : Exercice 2 : Exercice3 : Exercice 4 : Exercice 5 : Exercice 6 :

9 Exercice 7 : Exercices d équilibrage : 2 C2H C2 + 6 H2 N2 + 3 H2 2 NH3 2 C+ 2 2 C Fe + Cl2 FeCl2 N N2 H2 + Cl2 2 HCl Mg + C2 C + Mg 2 H2S H2 + 2 S 2 Cu + C 2 Cu + C2 Cr Al 2 Cr + Al23 2 Al +3 H2 Al H2 Fe Al Al Fe Facile Plus difficile C6H6 + 3 Cl2 C6H6Cl6 2 N N2 2 S S3 4 Cu Cu2 2 Fe + 3 Cl2 2 FeCl3 2 Sn Sn2 2 Al + 3 Cl2 2 AlCl3 C7H C2 + 8 H2 C2H C2 + 3 H2 C6H C2 + 3 H2 C6H C2 + 6 H2 C4H C2 + 4 H2 2 C6H C2 + 6 H2 Exercice 8 : Exercice 9 :

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