Caractériser un phénomène chimique : chimie 5e secondaire

Une réaction exothermique libère de la chaleur vers le milieu, une réaction endothermique en absorbe. On mesure cette chaleur par l'élévation de température d'une masse d'eau connue, dans un calorimètre. Rompre des liaisons demande de l'énergie, en former en libère.

UAA de 5e en sciences générales (wiki UMONS, SeGEC). Programme non consulté. En sciences de base, une UAA de 4e porte le même titre ; FESeC y liste la chaleur de réaction (exo-, endo- ou athermique), les réactions réversibles et irréversibles, la capacité calorifique, le pouvoir calorifique, les facteurs de la vitesse de réaction et le catalyseur. Le contenu ci-dessous suit ces thèmes.

Énergie d'une réaction

À connaître

• chaleur reçue par l'eau : $Q = m \cdot c \cdot \Delta\theta$, avec $c_\text{eau} = 4{,}18\ \mathrm{J \cdot g^{-1} \cdot {}^{\circ}C^{-1}}$
• exothermique : $\Delta H < 0$ ; endothermique : $\Delta H > 0$
• pouvoir calorifique : énergie libérée par la combustion complète d'un kilogramme de combustible, en $\mathrm{MJ \cdot kg^{-1}}$

Méthodes

• Exothermique ou endothermique. On regarde le sens de l'échange de chaleur avec le milieu extérieur.
• Mesurer une chaleur de réaction. La chaleur se calcule avec la masse d'eau, sa capacité calorifique massique et la variation de température.
• Liaisons rompues et formées. Le bilan entre l'énergie des liaisons rompues et celle des liaisons formées donne le signe de la chaleur de réaction.

Exercices types

• La dissolution de 4,0 g d'hydroxyde de sodium dans 100 g d'eau fait passer la température de 20,0 °C à 30,2 °C. Calcule la chaleur libérée et dis si la dissolution est exothermique.
• Classe comme exothermiques ou endothermiques : la combustion du butane, la photosynthèse, la décomposition du carbonate de calcium par chauffage, la neutralisation d'un acide par une base.

Vitesse de réaction

La vitesse d'une réaction augmente avec la concentration des réactifs, la température et la surface de contact. Un catalyseur accélère la réaction sans être consommé.

À connaître

• vitesse moyenne de disparition d'un réactif : $v = -\frac{\Delta c}{\Delta t}$, en $\mathrm{mol \cdot L^{-1} \cdot s^{-1}}$

Méthodes

• Facteurs de la vitesse. Plus de chocs efficaces entre particules : solution plus concentrée, plus chaude, solide plus divisé.
• Rôle d'un catalyseur. Il accélère la réaction, se retrouve intact à la fin et ne change pas le bilan.
• Calculer une vitesse moyenne. Variation de concentration divisée par la durée, comptée positivement.

Exercices types

• On fait réagir du zinc avec de l'acide chlorhydrique. Cite trois façons d'accélérer le dégagement de dihydrogène et explique-les avec le modèle des chocs.
• La concentration du diiode passe de 0,020 mol/L à 0,012 mol/L en 40 s. Calcule la vitesse moyenne de disparition du diiode.

Autres chapitres de 5e

• Rappels de 4e : mole, stœchiométrie et concentrations
• Les liaisons chimiques
• Les équilibres chimiques
• Notions de base de chimie organique (alcanes, polymères, alcènes)
• La molécule en chimie organique

Les chapitres de 6e secondaire