Chimie 6h suite

Thème 2 : Sens d’évolution spontanée d’une réaction, aspects
thermodynamique et cinétique.
A) CHAPITRE 3 : Classement des réactions et réaction complètes,
incomplètes ou impossibles.
Rappel :



Une réaction est complète lorsqu’au cours de la réaction au moins un des
réactifs réagit complètement.
Une réaction est incomplète lorsqu’au cours de la réaction aucun des réactifs
ne réagit complètement.
Une réaction est impossible lorsqu’aucun des réactifs ne réagit.
B) CHAPITRE 4 : vitesse d’une réaction chimique complète et lente
1) Mise en situation
2) Appropriation du concept : réaction rapide et réaction lente.
3) Appropriation du concept : vitesse moyenne d’une réaction chimique
4) Recherche des facteurs cinétiques
5) Exercices
1) Mise en situation
Le problème de durée d’une réaction est souvent crucial pour l’industrie chimique
mais aussi dans les domaines tels que l’alimentation, la biochimie, …
Il est donc important d’avoir une idée sur la rapidité de la réaction avant
d’enclencher un processus quelconque.
2) Appropriation du concept : réaction rapide et réaction lente



Une réaction est rapide si sa durée est inférieure à la seconde.
Une réaction est lente si sa durée excède la seconde et est de l’ordre de la
minute.
Une réaction est très lente si la durée est de l’ordre de grandeur de l’heure ou
du jour.
3) Appropriation du concept : vitesse moyenne d’une réaction chimique.

Pour suivre l’évolution d’un système réactionnel, on étudie, au cours du
temps, la variation de la concentration exprimée en mol/l d’un produit formé,
ce produit restant dans le milieu réactionnel.
Appelons C1 et C2 les concentrations d’un produit. Par analogie avec le cours
de physique, nous pouvons définir une vitesse moyenne de formation du
produit entre les instants t1 et t2 par :
𝑣⃗ =
𝐶2 −𝐶1
𝑡2 −𝑡1
△𝑐
△𝑡
Cette vitesse moyenne s’exprime en mol/l/s si la concentration est exprimée
en mol/l et le temps en seconde.
𝑣⃗ =

Nous venons de définir la vitesse moyenne de formation d’un produit lors
d’une réaction chimique. Nous pouvons aussi suivre l’évolution de la
concentration d’un réactif qui disparait au cours de la même réaction.
Il faut noter que puisque la concentration du réactif diminue au cours du
temps, dans ce cas, la variation de concentration △C est négative (C1 > C2).
Par analogie avec les vitesses de formation, on peut aussi définir une vitesse
moyenne de disparition d’un réactif.
𝑣⃗ =
𝐶2 −𝐶1
𝑡2 −𝑡1
𝑣⃗ = −
△𝑐
△𝑡
4) Recherche des facteurs cinétiques
Nous avons déjà signalé que certains facteurs peuvent modifier la durée d’une
réaction chimique et par conséquent sa vitesse. Quels sont-ils ?

Influence de la température
- la vitesse d’une réaction chimique croît d’une manière importante avec la
température
- cette vitesse, dans de nombreuses réactions, peut doubler pour chaque
augmentation de 10°C.
C’est pour cette raison que la température peut influencer la cuisson ou la
conservation des aliments.
Cuisson  Les marmites à pression permettent de cuire plus rapidement les aliments
car la température est d’environ 112°C, or que dans une casserole ordinaire, la
température est de 100°C. Cette différence de plus de 10°C permet d’expliquer que
la cuisson des aliments se fait au moins 2X plus vite.
Conservation  Certains aliments se dégradent assez vite : pour conserver les
aliments, il faut diminuer la vitesse de réaction chimique qui provoque leur
dégradation. En diminuant la température, on diminue donc la vitesse de réaction.

Influence d’un catalyseur
catalyseur : ce sont des corps que l’on peut introduire dans le milieu
réactionnel mais qui n’appartiennent pas à l’équation bilan mais qui
augmentent la vitesse de réaction chimique.
Le catalyseur :
- modifie la vitesse de réaction chimique
- se trouve inchangé en fin de réaction ; n’apparait donc pas dans l’équation
bilan
- est souvent spécifique du type de réaction dans lequel il est engagé
exemple de catalyseur : les enzymes.

Influence de la concentration initiale d’un ou des réactifs.
Lors d’une réaction chimique, la vitesse de formation d’un produit augmente
si l’on fait croître la concentration molaire d’un réactif.

Conclusion
Les facteurs cinétiques susceptibles de modifier la vitesse d’une réaction
chimique sont entre autres :
- la température
- la présence de catalyseur
- la concentration molaire d’un ou des réactifs
5) Exercices
p. 89
p. 90
C) CHAPITRE 5 : Réactions de précipitation et de neutralisation
 Réaction de précipitation et solubilité
1)
2)
3)
4)
5)
Mise en situation
Appropriation du concept : solubilité
Notion de composé soluble ou peu soluble
Ecriture des équations traduisant les réactions de précipitation
Exercices
 Réaction de neutralisation
1) Mise en situation
2) Appropriation du concept : neutralisation
3) Interprétation de la réaction de neutralisation à la lumière des définissions
d’Arrhenius.
4) Exercices
 Réaction de précipitation et solubilité
1) Mise en situation
Il arrive fréquemment qu’un composé solide appelé « précipité » se forme au cours
de mélanges de solutions aqueuses ou au sein même d’une solution aqueuse.
2) Appropriation du concept : solubilité
La raison pour laquelle ce composé solide apparait lors d’une réaction, est que ce
composé est peu soluble dans l’eau.
La solubilité et la précipitation sont donc liées.

La solubilité et son expression
Le terme solubilité désigne donc la masse maximale de soluté dissoute, à
température donnée, par unité de volume de solution saturée.
La solubilité s’exprime en g/l
𝑚
s=
𝑣
ou en mol/l
𝑛
s=
𝑣
𝑚
(n’oublions pas que n = 𝑀𝑀 pour passer d’une écriture à l’autre.)

Notion de composé soluble ou peu soluble
Par convention, sont considérés comme :
- solubles, les composés dont la solubilité est supérieur à 0,1 mol/l de solution.
- peu solubles ou insolubles, les composés dont la solubilité est inférieure à 0,1
mol/l de solution saturée.
(voir tableau p. 193)
5) Écriture des équations traduisant les réactions de précipitation

Écritures ioniques
+
+
+
−
−
−
ex : 𝐴𝑔(𝑎𝑞)
+ 𝑁𝑂3(𝑎𝑞)
+ 𝑁𝑎(𝑎𝑞)
+ 𝐶𝑙(𝑎𝑞)
→ 𝐴𝑔𝐶𝑙(𝑠) + 𝑁𝑎(𝑎𝑞)
+ 𝑁𝑂3(𝑎𝑞)
La réaction à lieu au niveau des ions 𝐴𝑔+ 𝑒𝑡 𝐶𝑙 − : se sont les ions acteurs.
Les ions 𝑁𝑎+ 𝑒𝑡 𝑁𝑂3− ne participent pas à la réaction et ne varient donc pas à
la fin de cette réaction : ce sont les ions spectateurs.

Écriture ionique simplifiée
Les ions spectateurs peuvent donc être supprimés dans l’écriture précédente.
On obtient ainsi :
+
−
𝐴𝑔(𝑎𝑞)
+ 𝐶𝑙(𝑎𝑞)
→ 𝐴𝑔𝐶𝑙(𝑠)
Cette écriture est :
- beaucoup plus significative car elle indique uniquement la transformation
qui a lieu au cours de la réaction.
- beaucoup plus générale car elle n’indique pas l’origine des ions acteurs.

Écriture moléculaire
L’avantage de cette écriture est de faire ressortir la nature exacte des réactifs
et des produits formés.
Pour passer de l’écriture ionique à l’écriture moléculaire, il suffit d’associer aux
ions acteurs les ions spectateurs dans des proportions telles que l’on obtienne
des molécules électriquement neutres.
On obtient ainsi :
𝐴𝑔𝑁𝑂3(𝑎𝑞) + 𝑁𝑎𝐶𝑙(𝑎𝑞) → 𝐴𝑔𝐶𝑙(𝑠) + 𝑁𝑎𝑁𝑂3(𝑎𝑞)
6) Exercices
P. 96
P. 98
P. 100
P. 101
P. 102
 La réaction de neutralisation
1) Mise en situation
Dans ce chapitre, nous parlerons principalement « d’antiacides » qui ont pour rôle
de neutraliser le surplus d’acide produit par les cellules pariétales des cryptes
gastriques (abus d’alcool, stress, …)
2) Appropriation du concept : neutralisation
La réaction au cours de laquelle un acide neutralise une base ou vice-versa
s’appelle une réaction de neutralisation.
(Voire labo)
3) Interprétation de la réaction de neutralisation à la lumière des définitions
d’Arrhenius.
Arrhenius postule que les ions 𝐻 + présents dans la solution acide réagissent avec les
ions 𝑂𝐻 − présents dans la solution basique pour former des molécules d’eau selon
l’équation :
+
−
𝐻(𝑎𝑞)
+ 𝑂𝐻(𝑎𝑞)
→ 𝐻2 𝑂(𝑙)
Chaque H+ libéré par l’acide réagit avec chaque OH- libéré par la base, pour
produire de l’eau, l’autre composé formé étant un sel.
4) Exercices
P. 108
Thème 3 : la chimie organique (suite et fin)
A) CHAPITRE 5 : Les aldéhydes et les cétones
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
Mise en situation
Appropriation de concept : aldéhydes et cétones
Structure
Nomenclature
Propriétés physiques
L’oxydation ménagée, une des propriétés chimiques des aldéhydes
Les aldéhydes et les cétones dans la vie courante
Exercices
1) Mise en situation
De nombreux composés naturels renferment le groupement fonctionnel aldéhydes
ou le groupement fonctionnel cétone :
- les hormones stéroïdiennes
- les aromes ou parfums
- le flavone
-…
Dans le domaine industriel ou pharmaceutique, citons aussi :
- le méthanal
- l’acétone
-…
2) Appropriation de concept : aldéhyde et cétone
La réaction d’un composé organique avec la liqueur de Fehling permet de
distinguer un aldéhyde d’une cétone.
Bien qu’aldéhyde et cétone possèdent tous deux un groupement carbonyle dans
lequel l’atome O est doublement lié à un atome C (C=O)
- Dans un aldéhyde, le carbonyle est au bout de la chaîne carbonée et peut réagir
avec la liqueur de Fehling
- Dans une acétone, le carbonyle est en milieu de chaîne carbonée et ne peut pas
réagir avec la liqueur de Fehling.
3) Structure
Soit un atome C lié par une double liaison à un atome O :
Le carbone peut encore se lier :
C=O
- à 2 atomes H pour former un aldéhyde le plus simple : le méthanal (ou formol) :
H
C=O
H
- à un atome H et une chaîne carbonée alkyle R pour former un aldéhyde :
R
C=O
H
- à deux chaînes carbonées alkyle R et R’ pour former une cétone :
R
C=O
R’
- Nous pouvons aussi considérer qu’un aldéhyde provient d’un alcool ayant été
déshydrogéné (alcool dont le groupement –OH est en bout de chaine et se forme
suite à l’enlèvement de deux atomes H :
- une cétone dérive aussi d’un alcool dont le groupement –OH est porté par un
atome C situé dans la chaine :
4) Nomenclature
Les règles sont les mêmes que pour les alcènes.
Toutefois, le suffixe « -ène » sera remplacé :
- par le suffixe « -al » pour les aldéhydes (sans préciser la position)
- par le suffixe « -one » pour les cétones (en précisant la position)
5) Propriétés physiques

Polarisation du groupement carbonyle
Dans le groupe carbonyle, apparaît un dipôle parce que l’atome O, plus
électronégatif que l’atome C, porte une charge partielle négative tandis que
l’atome C porte une charge partielle positive.

Température d’ébullition
Les aldéhydes et les cétones ont des températures d’ébullition supérieures aux
températures d’ébullition des hydrocarbures de même masse molaire.
Les interactions électrostatiques « dipôle-dipôle » entre groupements
carbonyles polarisés des molécules d’un aldéhyde ou d’une cétone assurent
une plus grande cohésion entre ces molécules : ce qui explique les
différences de températures d’ébullition entre les hydrocarbures d’une part,
les aldéhydes ou les cétones de même masse molaire d’autre part.
Les aldéhydes et les cétones sont moins « volatiles » que les alcools puisqu’ils
ne peuvent, par contre, pas créer des ponts-hydrogènes entre leurs propres
molécules puisque toutes les liaisons C-H sont très peu polarisées.

Solubilité
Dans le groupement carbonyle, l’atome O, porteur d’une charge négative
partielle est susceptible de former des « ponts-hydrogènes » avec les
molécules d’eau.
C’est pourquoi les aldéhydes et les cétones de faible masse molaire sont très
solubles dans l’eau. En particulier l’éthanal et l’acétone (solubles en toute
proportion).
La solubilité des aldéhydes et des cétones diminue avec la longueur de la
chaîne : les termes en C8 sont pratiquement insolubles dans l’eau.
6) Les aldéhydes et les cétones dans la vie courante

Les sucres simples ou oses
- le ribose (ARN)
- le glucose, fructose
ce sont des sucres simples (polyols) qui renferment en plus soit une fonction
aldéhydique, soit une fonction cétonique.

Le formol
Le formol est une solution de méthanal. C’est un antiseptique puissant utilisé
comme désinfectant.
Il peut aussi rendre imputrescibles les protéines.

Arômes et parfums
Certains aldéhydes ou parfums possèdent une odeur caractéristique et ont
été, de ce fait, utilisés dans l’industrie alimentaire ou en parfumerie.
7) Exercices
P. 184
P. 185