Réaction chimique

Une réaction chimique est une transformation de la matière durant laquelle les espèces chimiques qui forment la matière sont modifiées : les espèces qui sont consommées sont nommées réactifs.


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Réaction chimique - Chimie générale

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  • Si une réaction chimique est capable de convertir de l'énergie chimique en énergie thermique, peut-on aussi la convertir en énergie électrique?... (source : sommeteo.free)

Une réaction chimique est une transformation de la matière durant laquelle les espèces chimiques (atomiques, ioniques ou moléculaires) qui forment la matière sont modifiées : les espèces qui sont consommées sont nommées réactifs. Les espèces constituées au cours de la réaction sont nommées produits (de réaction) . Depuis les travaux de Lavoisier (1777), les scientifiques savent que la réaction chimique se fait sans variation mesurable de la masse : «Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme» qui traduit la conservation de la masse.

Les réactions chimiques provoquent un changement de la nature chimique de la matière, sont par conséquent exclues les transformations purement physiques, comme les changements d'état (fusion, solidification, évaporation, ébullition... ), l'usure et l'érosion, la rupture... Une réaction peut dégager de l'énergie (en général sous forme de chaleur, mais également de la lumière), elle est alors dite «exothermique». Elle peut nécessiter un apport d'énergie, sous forme de chaleur (donc «produire du froid») ou de lumière, elle est alors dite «endothermique». En général, une réaction ne peut avoir lieu que si certaines conditions sont réunies (présence de l'ensemble des réactifs, conditions de température, de pression, de lumière). Certaines réactions nécessitent ou sont facilitées par la présence d'une substance chimique nommée catalyseur. Classiquement, les réactions chimiques impliquent des changements qui concernent le mouvement des électrons, la formation et la rupture des liaisons chimiques. Cependant, le concept général d'une réaction chimique, surtout la notion d'équation chimique, est aussi applicable aux transformations élémentaires des particules et des réactions nucléaires. En chimie organique, diverses réactions chimiques sont combinées dans la synthèse chimique afin d'obtenir le produit désiré. En biochimie, des séries de réactions chimiques catalysées par des enzymes forment les voies métaboliques, par lesquelles des synthèses et les décompositions d'habitude impossibles sont exécutées dans une cellule.


Vision microscopique (au niveau atomique)

Réaction chimique : échange d'atomes entre les composés, exemple de la combustion du méthane dans le dioxygène.

La matière se compose d'atomes regroupés dans des composés chimiques, au cours d'une réaction chimique, les composés s'échangent leurs atomes ; ce faisant, la nature des composés change. Les réactions chimiques ne concernent que les changements de liaisons entre les atomes (liaisons covalentes, liaisons ioniques, liaisons métalliques).

Pour représenter les phénomènes qui ont lieu au cours d'une réaction chimique, on écrit une équation chimique.

Réaction chimique et énergie

variation de l'énergie au cours de la réaction chimique, barrière énergétique et enthalpie de réaction (exemple de la combustion du méthane dans le dioxygène)

Les transformations ayant lieu lors de la réaction chimique entraînent généralement, une diminution de l'énergie totale. En effet, dans une molécule ou un cristal, l'«accrochage» des atomes entre eux nécessite de l'énergie, nommée énergie de liaison. Quand on rompt une liaison, on «casse» la molécule ou le cristal en «éparpillant» ses atomes. Il faut alors apporter de l'énergie. Quand les atomes se recombinent, ils libèrent de l'énergie en formant de nouvelles liaisons. À la fin de la réaction, l'énergie stockée dans les liaisons des produits de réaction est plus faible que celle qui était stockée dans les liaisons des réactants.

Au cours de la réaction, il y a un stade où les anciennes liaisons sont rompues et les nouvelles ne sont pas encore créées. C'est un état où l'énergie du dispositif est élevée, un état transitoire qui forme une véritable barrière à la réaction. L'amorçage de la réaction consiste tout simplement à faire franchir cette barrière énergétique, nommée énergie d'activation.

Si on considère une réaction s'effectuant à la température T ainsi qu'à pression constante; ce qui est le lot des réactions effectuées à l'air libre sous la pression atmosphérique, on mesure l'énergie du dispositif réactionnel par la fonction enthalpie : H. La différence d'enthalpie associée à l'équation de réaction, nommée enthalpie de réaction : ΔrH, sert à déterminer la variation de l'énergie du dispositif après réaction. Elle s'exprime le plus fréquemment par un transfert thermique avec le milieu extérieur.

L'étude de l'aspect énergétique des réactions chimiques est la thermochimie.

L'état d'un dispositif chimique est caractérisé par : - les grandeurs physiques température et pression, - les espèces chimiques qui le forment, mais aussi leur état physique (solide (s), liquide (l), gaz (g), dissous (aq) ) et leur quantité de matière.

Vitesse de réaction

Article détaillé : Cinétique chimique.

L'étude de l'énergie du dispositif (thermochimie) sert à savoir si une réaction peut se produire ou non, quelle énergie d'origine il faut apporter pour franchir la barrière. Mais il y a un autre paramètre important : la vitesse de réaction.

La vitesse de réaction est la mesure de la modification avec le temps des concentrations ou/et pressions des substances engagées dans cette réaction. L'analyse des vitesses de réaction est importante pour énormément d'applications comme l'ingénierie chimique ou l'étude des équilibres chimiques.

La vitesse de réaction dépend de :

Notons que certaines réactions ne dépendent pas de la concentration des réactifs.

Exemples de réactions chimiques

Parmi les réactions chimiques les plus courantes, citons :

Types de réaction

La grande diversité des réactions chimiques et les manières d'en interpréter les résultats qui fréquemment se chevauchent fait qu'il y a diverses manières de les classifier.

Voici des exemples de termes particulièrement utilisés pour décrire les types communs de réactions :

Un exemple typique de réaction redox est
2 S2O32- (aq) + I2 (aq) → S4O62- (aq) + 2 I- (aq)
dans laquelle I2 est réduit en I- et S2O32- (anion thiosulfate) est oxydé en S4O62- (anion tétrathionate).
C10H8+ 12 O2 → 10 CO2 + 4 H2O
CH2S + 6 F2 → CF4 + 2HF + SF6

Les réactions peuvent aussi être classifiées selon leur mécanisme, quelques exemples typiques :

Voir aussi


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