Décrire et expliquer des transformations chimiques

Nous ne pouvons pas identifier des matières chimiques à l’œil nu. C’est pour cela que nous utilisons des tests caractéristiques indirects.

• Pour tester le dioxygène gazeux
  Pour vérifier si un gaz est du dioxygène, nous insérons une buchette incandescente (une braise) dans l’enceinte contenant le gaz. Si la buchette s’enflamme, c’est donc du dioxygène.
  
  
• Pour tester le dioxyde de carbone
  Pour vérifier si un gaz est du dioxyde de carbone, nous le faisons barbotter dans de l’eau de chaux. Si elle se trouble (elle devient blanchâtre), alors le gaz est du dioxyde de carbone. Si elle reste transparente, il faut faire d’autres tests comme ce gaz n’est pas du dioxyde de carbone.

Toute la matière autour de nous est constituée des mêmes atomes qui se combinent ensemble pour faire d’autres matières.
Exemple : les atomes de carbone (C), hydrogène (H) et oxygène (O), peuvent se combiner et faire les molécules suivantes :

• Du glucose (sucre) : C₆H₁₂O₆
• De l’acide éthanoïque (vinaigre) : C₂H₄O₂

Quand on assiste à une transformation chimique, les molécules mélangées vont s’échanger leurs atomes pour créer de nouvelles molécules, un peu comme une redistribution de cartes.

Les molécules mélangées s’appellent les réactifs.

Les molécules créées s’appellent les produits.

Une équation chimique a pour but de modéliser la transformation chimique observée. Elle fait figurer les molécules mélangées, appelées réactifs, et les molécules construites, appelées produits, en quelles proportions, et de quelle manière les atomes seront répartis à la fin de la transformation.

Exemple : combustion du charbon
C + O₂ → CO₂

Traduction : quand nous brûlons du charbon, une molécule de charbon va se combiner avec une molécule de dioxygène pour construire une molécule de dioxyde de carbone.

Nous avons vu que les atomes, au cours d’une transformation, étaient conservés : nous aurons le même nombre de chaque atome dans les réactifs et dans les produits.

Au cours d’une transformation chimique, la masse est également conservée : la masse totale des réactifs est égale à la masse totale des produits (mais différemment répartie).

Exemple : Si nous réalisons la combustion de 10 g de charbon dans 9g d’oxygène, peu importe les produits, nous aurons 19g de matière à la fin de la transformation.

A l’état naturel, il est fréquent que les atomes s’assemblent pour former de nouvelles matières. Ce groupe d’atome s’appelle alors une molécule.

Elle peut être constituée :

• Des mêmes atomes (ex : H₂ le dihydrogène gazeux ou O₂ le dioxygène gazeux de l’air)
• D’atomes différents (ex : H₂O l’eau, constituée de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène)

Il est important de notifier que le nombre de chaque atome composant une molécule est indiqué en petit, après l’élément concerné.

Les molécules restent électriquement neutres car constituées d’atomes également neutres. Cependant, les éléments peuvent être électriquement chargés, ce seront alors des ions.

L’atome 

C’est le plus petit élément de matière. Les atomes s’associent pour créer des molécules qui elles-mêmes s’associent pour former des structures plus grandes.
La taille de l’atome est de l’ordre du dixième de nanomètre : 0,1 nm (1 x 10^-10m)

Dans la nature, il existe moins d’une centaine d’atomes différents, que l’on a regroupés dans un tableau portant le nom de classification périodique des éléments.

Chaque atome possède un symbole. Par exemple, C pour le carbone et O pour l’oxygène.
On représente les atomes par des boules, et pour les plus courants, on leur attribue une couleur. Par exemple, le carbone est représenté par une boule noire et l’oxygène par une boule rouge.

La molécule

Les atomes s’associent entre eux pour former des molécules, de différentes manières. Cette association est rendue possible par des liens qui existent entre les atomes dans les molécules : on les appelle des liaisons chimiques.

Chaque molécule possède une formule chimique indiquant les atomes qui la composent ainsi que leur nombre. Par exemple, la formule chimique du dioxyde de carbone est CO₂. Cette molécule est donc formée :

• d’un atome de carbone ;
• de deux atomes d’oxygène.

Représentation d’une transformation chimique

On représente une transformation chimique à l’aide d’une équation chimique où apparaissent les symboles chimiques des réactifs et des produits.

Par exemple, pour la combustion du carbone : C + O₂ → CO₂

Au cours d’une transformation chimique, il y a conservation de la masse : la masse des réactifs est égale à celle des produits. Les atomes sont juste réarrangés entre eux, mais aucun ne disparaît et aucun n’est créé.

Les atomes sont classés dans la classification périodique des éléments.

Certains d’entre eux doivent être connus par cœur :

• C pour carbone
• H pour hydrogène
• O pour oxygène
• N pour azote

Certaines molécules (donc groupement d’atomes) sont également à connaître :

• O₂ : dioxygène
• H₂ : dihydrogène
• N₂ : Diazote
• H₂O : eau
• CO₂ : dioxyde de carbone
• CH₄ : méthane
• N₂O : protoxyde d’azote

Dans une molécule, le nombre de chaque atome est indiqué en indice (en petit). Si aucun nombre n’est indiqué, c’est qu’il n’y a qu’un atome.

Exemple : CO₂, il y a 1 atome de carbone et 2 atomes d’oxygène