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Chapitre 2 : Modélisation d'une réaction chimique.

1. Oxydo-réduction

Il existe des réactions chimiques, qui font intervenir un couple rédox.

On les appelle des réactions d'oxydo-réduction. Un réactif disparaît, un produit apparaît pour chaque couple. Un oxydant est une espèce chimique susceptible de capter un ou plusieurs électrons.

Deux espèces Ox et Red sont dites conjuguées et forment un couple oxydant/réducteur, noté Ox/Red, si elles peuvent être reliées par une demi-équation d'oxydoréduction :

Ox + ne Réd

Exemple:

Cu + 2 e Cu

_

2+

+

Demi-équation à partir d'un couple Ox/Red

Méthode à apprendre et à reproduire.

Écrire le couple sous la forme de demi-équation de la page précédente.

Si besoin, équilibrez les oxygènes avec de l'eau (souvent en solution).

Si vous avez utilise de l'eau, équilibrez les hydrogènes avec des H (souvent en solution acide).

Equilibrez enfin les charges avec les électrons en fonction des ions présents.

Exemple: MnO4 /Mn

MnO4 + ne Mn

MnO4 + ne Mn + 4 H2O

MnO4 + ne +8H Mn + 4 H2O

MnO4 + 5e +8H Mn + 4 H2O

_

2+

_

2+

_

2+

_

+

2+

_

2+

+

2. Réaction d'oxydoréduction.

Le bilan de ce type de réaction est la somme des deux demi-équations, il s'agit d'apprendre une méthode pour se faciliter le travail. Sachant que, à la fin les électrons mis en jeu s'équilibrent, ils n'apparaissent pas dans l'équation bilan.

1. Écrire les deux couples Ox/Red.

2. Pour chaque couple trouver la demi-équation associée.

3. Il faut qu'il y ait le même nombre d'électrons mis en jeu dans les deux demi-équations, adapter les coefficients de chacune pour obtenir cette égalité.

4. Inverser une des deux demi-équations par rapport aux réactifs présents dans la réaction chimique.

5. Faites la somme de vos deux demi-équations modifiées et simplifiez l'équation bilan obtenue.

3. Avancement d'une réaction.

Un système chimique peut évoluer et subir une transformation chimique qui modifie son état.

Etat initial, état final :

* On appelle état initial du système chimique, l’état de ce système avant la transformation.

* On appelle état final du système chimique, l’état de ce système après la transformation.

Les espèces introduites à l’état initial sont appelées «  réactifs », les espèces obtenues après la transformation, à l’état final sont appelés «  produits »

La transformation chimique est le passage de son état initial à son état final.

Beaucoup de réactions sont totales certaines ne le sont pas.(il reste des réactifs à l'état final)

Afin de décrire l’évolution d’un système chimique subissant une transformation chimique, on utilise un outil : l’avancement de la transformation noté x.

L’avancement x s’exprime en mole ; il permet de déterminer les quantités de réactifs transformés et les quantités de produits formés.

L’avancement x varie au cours de l’évolution du système chimique : il vaut x = 0 mol à l’état initial et atteint sa valeur maximale xMax à l’état final.

Tableau d’avancement d’une réaction chimique

Il permet de visualiser l’évolution du système chimique.

1ère ligne du tableau : on écrit l’équation chimique ajustée

2ème ligne du tableau : on écrira ‘’état du système’’, ‘’avancement ‘’, et ’’quantités de matière ‘’.

3ème ligne du tableau : décrit l’état initial, l’avancement vaut x=0

4ème ligne du tableau : décrit l’état du système au cours de la transformation pour un avancement x(t) donné à n’importe quel instant t.

5ème ligne du tableau : décrit l’état final du système chimique, l’avancement vaut xMax.

Exemple

L’avancement maximal xMax permet de connaître l’état final d’un système. Il correspond à la disparition du réactif limitant. Le ou les autres réactifs sont alors en excès. L’avancement maximal est la plus petite valeur de x pour laquelle la quantité de l’un des réactifs est nulle.

Lorsque les réactifs sont mélangés dans les proportions indiquées par les nombres stœchiométriques de l’équation chimique, on dit que le mélange est stœchiométrique. À l’état final, tous les réactifs sont consommés. Il n’y a pas de réactif en excès. On trouve la même valeur de xMax pour chaque réactif.

Quand on obtient l'équivalence lors d'un

titrage colorimétrique, on a obtenu un

mélange stœchiométrique.

Schéma du montage.

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