Étude qualitative d'une réaction chimique
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez dire si une réaction chimique est :
• amorcée ou spontanée ;
• exothermique ou endothermique ;
• rapide ou lente ;
et vous saurez expliquer le rôle d'un catalyseur.
Prérequis : réaction chimique, réactifs et produits, schéma d'une réaction ; dissolution exothermique ou endothermique.
Situation de départ
Le gaz d'un briquet sort sans brûler tant qu'on ne fait pas d'étincelle. Un pétard explose en une fraction de seconde, alors qu'une grille de jardin met des années à rouiller. Et la mousse qui apparaît quand on désinfecte une plaie avec de l'eau oxygénée, d'où vient-elle ?
Toutes les réactions chimiques ne se ressemblent pas : comment les décrire ?
I. Réaction amorcée, réaction spontanée
1. Réaction amorcée
On ouvre la valve d'un briquet sans actionner la molette : le gaz (butane ou propane) se mélange à l'air mais ne brûle pas. Si l'on frotte la molette contre la pierre, une étincelle jaillit et le gaz s'enflamme :
Une réaction est amorcée quand elle a besoin d'une action extérieure pour démarrer : étincelle, flamme, chauffage local, lumière, choc... Une fois amorcée, elle se poursuit souvent d'elle-même.
2. Réaction spontanée
On plonge une lame de zinc bien décapée dans une solution bleue de sulfate de cuivre. Sans rien faire d'autre, la lame se couvre d'un dépôt rouge brique de cuivre et la solution pâlit peu à peu :
Une réaction est spontanée quand elle se produit d'elle-même dès que les réactifs sont mis en contact. Exemples : zinc et sulfate de cuivre, détartrant et calcaire, formation de la rouille.
La combustion du gaz de cuisine est amorcée : le gaz peut s'accumuler dans une pièce sans brûler. Lors d'une fuite, la moindre étincelle (interrupteur, allumette) peut amorcer une explosion : on ferme le robinet, on aère, et on ne touche à aucun appareil électrique.
II. Réaction exothermique, réaction endothermique
Dans un tube à essais contenant de la grenaille de zinc, on verse de l'acide chlorhydrique : une effervescence se produit et le tube devient chaud. Le gaz recueilli produit une petite détonation au contact d'une flamme : c'est du dihydrogène.
Au contraire, quand on ajoute de l'hydrogénocarbonate de sodium (bicarbonate) à du vinaigre, une vive effervescence de dioxyde de carbone se produit et le thermomètre descend de quelques degrés.
• Une réaction est exothermique si elle dégage de la chaleur (combustions, zinc et acide chlorhydrique).
• Une réaction est endothermique si elle absorbe de la chaleur (bicarbonate et vinaigre).
Au chapitre « La dissolution », les mots exothermique et endothermique décrivaient une dissolution (transformation physique). Ici, ils décrivent une réaction chimique. Par ailleurs, une réaction amorcée n'est pas forcément endothermique : la combustion du butane est amorcée et très exothermique.
III. Réaction rapide, réaction lente
On approche l'un de l'autre deux agitateurs, l'un mouillé d'une solution concentrée d'acide chlorhydrique, l'autre d'une solution concentrée d'ammoniac. Aussitôt, des fumées blanches de chlorure d'ammonium apparaissent : la réaction entre le chlorure d'hydrogène et l'ammoniac qui s'échappent des solutions est quasi instantanée.
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