Transformations chimiques : combustions et corrosion

Transformations chimiques : combustions et corrosion

Quand les atomes se réorganisent : du feu de bois à la rouille.

Transformation physique ou chimique ?

La matière peut être transformée de deux façons radicalement différentes : physiquement (les atomes restent assemblés de la même manière) ou chimiquement (les atomes se réarrangent pour former de nouvelles espèces).

Transformation physique Changement d'état (fusion, vaporisation…), dissolution. Les espèces chimiques sont identiques avant et après.

Transformation chimique Combustion, oxydation, réaction acide-base… Des espèces disparaissent (réactifs) et d'autres apparaissent (produits).

L'équation de réaction et la conservation

Équation de réaction Écriture symbolique d'une transformation chimique : réactifs → produits. Les nombres devant les formules (les coefficients) servent à respecter la conservation des atomes.

Deux lois fondamentales Conservation des atomes : on retrouve les mêmes éléments en mêmes quantités à gauche et à droite.

Conservation de la masse : m(réactifs) = m(produits). Rien ne se perd, rien ne se crée.

Vérification sur CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O C : 1 à gauche (CH₄) = 1 à droite (CO₂) ✅

H : 4 à gauche (CH₄) = 4 à droite (2 × H₂O) ✅

O : 4 à gauche (2 × O₂) = 2 (CO₂) + 2 (2 × H₂O) = 4 ✅

Les combustions

Combustion Réaction chimique entre un combustible (bois, méthane, essence, dihydrogène…) et un comburant (en général le dioxygène O₂ de l'air), qui dégage de l'énergie sous forme de chaleur et de lumière.

Le triangle du feu Une combustion nécessite simultanément 3 conditions : un combustible, un comburant et une énergie d'activation (étincelle, flamme, chaleur). Supprimer un seul des trois côtés éteint le feu (couvrir la flamme avec un verre ou une couverture anti-feu = couper le comburant).

Exemples de combustions Carbone : C + O₂ → CO₂ Dihydrogène : 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O Méthane : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O Butane : 2 C₄H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂ + 10 H₂O Combustion complète ou incomplète ?

Si la combustion est complète (assez d'O₂), on produit du CO₂. Si elle est incomplète (manque d'O₂), on forme du monoxyde de carbone CO (toxique, mortel) et des suies (carbone solide). C'est le danger des chauffages mal réglés.

Le tableau périodique des éléments

Mendeleïev (1869) a classé les éléments selon leur masse et leurs propriétés chimiques. Aujourd'hui, le tableau les range par numéro atomique Z croissant et compte 118 éléments.

À savoir lire sur le tableau Les éléments d'une même colonne (« famille ») ont des propriétés voisines.

Le symbole et le numéro Z sont inscrits dans chaque case.

Les métaux occupent la majeure partie du tableau (gauche et centre) ; les non-métaux sont en haut à droite.

Le début du tableau périodique H He | Li Be B C N O F Ne | Na Mg Al Si P S Cl Ar | K Ca…

Quelques métaux courants : Fe (26), Cu (29), Zn (30), Ag (47), Au (79).

Tu n'as pas à apprendre ces éléments par cœur : le tableau périodique est toujours fourni. L'important est de savoir le lire.

La corrosion : une oxydation lente

Corrosion Transformation chimique lente d'un métal au contact du dioxygène et de l'humidité de l'air.

Exemples du quotidien Rouille du fer : Fe + O₂ + H₂O → oxyde de fer hydraté (brun-orangé). Réaction lente (jours/mois) mais qui détruit les structures (carrosseries, ponts…).

Vert-de-gris du cuivre : 2 Cu + O₂ → 2 CuO, puis avec CO₂/H₂O on forme le carbonate hydroxylé qui donne sa couleur verte à la statue de la Liberté.

Ternissement de l'argent : l'argent réagit avec des traces de composés soufrés de l'air pour former du sulfure d'argent Ag₂S (noir).

Protéger les métaux Peinture, vernis, plastification (isoler de l'air).

Galvanisation : couche de zinc qui s'oxyde à la place du fer.

Inox : alliage Fe-Cr-Ni qui forme une couche d'oxyde protectrice.

L'essentiel

Une transformation est chimique si on obtient de nouvelles espèces, sinon elle est physique.

Une équation de réaction : réactifs → produits, à ajuster avec des coefficients pour conserver les atomes.

La masse se conserve : m(réactifs) = m(produits).

Une combustion nécessite combustible + comburant (O₂) + énergie. Produit CO₂ + H₂O (et éventuellement CO si incomplète).

La corrosion est une oxydation lente d'un métal (rouille du fer, vert-de-gris du cuivre).

Le tableau périodique classe les 118 éléments par Z croissant ; les colonnes regroupent les familles.