Thème couleur Séquence 4 Fiche méthode Transformation chimique et avancement I. La transformation chimique Quelques définitions : Système chimique = Mélange d’espèces chimiques dont certaines peuvent réagir entre elles et se transformer. Etat initial = Système chimique avant la transformation chimique. Etat final = Système chimique après la transformation chimique. Transformation chimique = Elle permet de passer de l’état initial à l’état final avec l’apparition d’une ou plusieurs espèces chimiques. Réaction chimique = Elle modélise, à l’échelle microscopique, le passage des réactifs aux produits. Equation bilan = Écriture symbolique de la réaction chimique, indiquant les formules des réactifs et des produits Réactif = Espèce chimique présente dans l’état initial et qui est transformée. Produit =Espèce chimique présente dans l’état final mais pas dans l’état initial. Spectateur =Espèce chimique qui n'intervient pas. Représentation d’une transformation chimique : Etat initial Aluminium : Al = 6 mol Eau : H2O = 10 mol Etat final Oxyde d’aluminium : Al2O3 = ? Dihydrogène : H2 = ? Aluminium : Al = ? L’équation bilan de la réaction : Elle fait apparaître uniquement les réactifs et les produits Elle doit être équilibrée = Il doit y avoir le même nombre de chaque atome dans les réactifs et les produits Pour l’équilibrer on ajoute des coefficients stoechiométriques « entiers » devant la formule des réactifs ou des produits. Petit conseil : on termine d’équilibrer par les atomes seuls, ou les molécules contenant un seul type d’atome. 2 Al + 3 H2O Al2O3 + 3 H2 Réactifs Produits II. Le tableau d’avancement Objectif de l’outil : Réaliser un bilan de matière dans l’état final = Prévoir la quantité de matière de chaque espèce chimique à la fin de la transformation. L’avancement : C’est une grandeur notée x (unité : mol) qui permet de décrire l’évolution d’un système chimique en cours de transformation. La forme du tableau : Le tableau a toujours la même forme, on fait apparaître une colonne pour chaque espèces chimique (réactifs et produits) considérés par la transformation chimique. Les cellules du tableau contiennent des valeurs de quantités de matière (en mol) La méthode : 1. On écrit l’équation chimique équilibrée dans la première ligne. 2. On remplit la seconde ligne en s’aidant des données à disposition. Pour les produits leurs quantités de matières sont nulles dans l’état initial, car la transformation n’a pas démarré 3. On rempli l’état intermédiaire en considérant : - qu’il disparaît x mol d’un réactifs si il a un coefficient stoechiométrique égal à 1. - qu’il appparaît x mol d’un produit si il a un coefficient stoechiométrique égal à 1. 4. On détermine l’avancement maximum (xmax ) , pour cela : - on pose les quantités de réactifs = 0 - puis on résout les équations obtenues - la bonne valeur de xmax correspond à la plus petite trouvée. 5. On complète la dernière ligne en tenant compte de la valeur de xmax trouvée. Etat du système Etat initial Etat intermédiaire Etat final Avancement (mol) 0 x xmax = 3 mol Détermination de XmAx : 6-2xmax = 0 ou 10-3xmax = 0 2 Al + 3 H2O Al2O3 + 3 H2 1 2 6 10 0 0 6-2x 10-3x x 3x 6-2xmax = 0 mol 10-3xmax = 1 mol xmax = 3 mol 3xmax = 9 mol Xmax= 3 mol : le réactif limitant est Al Xmax= 3,3 mol On appelle réactif limitant le réactif qui disparaît en premier et qui provoque l’arrêt de la transformation. On appelle mélange stoechiométrique celui où tous réactifs disparaissent en même temps, dans ce cas ils ont été introduit dans les proportions des coefficients stoechiométriques. On peut utiliser les équations de l’état intermédiaire pour visualiser sous forme graphique l’évolution des quantités de matières en fonction de l’avancement (x) H20 Al H2 Al203 3 5 4