Réactions endothermiques et exothermiques

Lorsque des réactions chimiques se produisent , elles peuvent libérer de l’énergie sous forme de chaleur et sont dites exothermiques, ou elles doivent absorber de l’énergie pour se produire, et dans ce cas elles sont dites endothermiques. Les exemples les plus courants de ces types de réactions sont la combustion et la photosynthèse.

Réactions chimiques endothermiques et exothermiques

Les réactions chimiques sont des processus où les liaisons chimiques entre les atomes sont rompues, formant de nouvelles liaisons. Dans les réactions chimiques, les réactifs , qui sont les substances qui donneront lieu à la réaction, et les produits , qui sont les substances obtenues à partir de la réaction chimique, participent.

Selon la manière dont l’énergie est impliquée, c’est-à-dire si elle est absorbée ou libérée, les réactions chimiques peuvent être respectivement endothermiques ou exothermiques.

Que sont les réactions endothermiques

Le mot endothermique vient des termes grecs : endo , signifiant « intérieur » et thermos , signifiant « chaleur ». Par conséquent, il est utilisé en chimie pour désigner des réactions qui absorbent de l’énergie. Ces réactions ne se produisent pas spontanément, mais nécessitent un apport d’énergie.

Lorsque les réactions endothermiques absorbent de l’énergie, une chute de température se produit pendant la réaction. Ils sont également caractérisés par l’augmentation de l’enthalpie (+ ΔH), qui est une grandeur indiquant l’enthalpie.

Un exemple courant de réaction endothermique est la photosynthèse. Dans ce processus, les plantes absorbent l’énergie lumineuse et convertissent le dioxyde de carbone et l’eau en oxygène et en glucose, un nutriment végétal. Pour produire un kilogramme de glucose, cette réaction nécessite une grande quantité d’énergie, qui est fournie par la lumière du soleil.

Que sont les réactions exothermiques

Le mot exothermique est dérivé des racines grecques exo , signifiant « extérieur » et thermos , signifiant « chaleur ». Les réactions chimiques exothermiques libèrent de l’énergie sous forme de chaleur. Dans le cas d’explosions, de l’énergie cinétique est également émise.

Des réactions exothermiques peuvent se produire spontanément. De même, ils ont une entropie plus élevée (ΔS > 0) et une enthalpie plus faible (ΔH < 0). Les réactions exothermiques peuvent également être explosives.

Un exemple de réaction exothermique courante est la combustion qui se produit lors de l’allumage d’une allumette ou de bois de chauffage.

Exemples de réactions endothermiques et exothermiques

Voici quelques exemples de réactions endothermiques :

• La solution de chlorure d’ammonium (NH ₄ Cl) dans l’eau.
• L’évaporation de l’eau liquide.
• faire fondre la glace.
• Décomposition de l’eau en hydrogène (H) et oxygène (O).
• Production d’ozone (O ₃ ).
• Décomposition du dioxyde de carbone (CO ₂ ) en carbone et en oxygène.
• La décomposition des protéines par l’action de la chaleur.
• La décomposition du carbonate de calcium (CaCO ₃ ).
• La réaction du chlorure d’hydrogène (HCl) avec l’aluminium pour produire de l’hydrogène.

Voici quelques exemples de réactions exothermiques :

• Le mélange de sodium et de chlore pour produire du sel de table.
• La combustion du bois, du charbon et du pétrole.
• Réaction aluminothermique.
• Mélange d’un acide et d’une base.
• La respiration.
• Fission nucléaire.
• La corrosion du métal.
• Dissoudre un acide dans l’eau.
• La condensation de la vapeur d’eau.
• La réaction des métaux avec les halogènes ou l’oxygène.

Expériences de réactions endothermiques et exothermiques

Pour mieux comprendre comment se produisent les réactions endothermiques et exothermiques et comment l’énergie est absorbée et libérée sous forme de chaleur, les expériences suivantes peuvent être réalisées.

Expériences de réaction endothermique

expérimenter le vinaigre

Matériaux

• Vinaigre ou jus de citron
• Bicarbonate de sodium
• Gobelet
• thermomètre de laboratoire

Préparation : mettre un peu de vinaigre dans un bécher et insérer le thermomètre. Attendre 5 minutes jusqu’à ce que la température se stabilise. Ajoutez ensuite de petites cuillères à soupe de bicarbonate de soude. Observez comment le mélange absorbe la chaleur et réduit la température.

Expérience sur l’acide chlorhydrique

Pour mener à bien cette expérience, il est important d’être prudent avec la manipulation des matériaux.

Matériaux :

Acide muriatique (acide chlorhydrique) 25%

Bicarbonate de sodium

thermomètre de laboratoire

Préparation : mettre un peu d’acide chlorhydrique dans un récipient. Ajouter quelques petites cuillères à soupe de bicarbonate de soude . Observez comment la réaction se déroule en absorbant la chaleur et en abaissant la température à quelques degrés en dessous de zéro.

Expériences de réaction exothermique

expérience de mousse

• Matériaux :
  • Peroxyde d’hydrogène (H ₂ O ₂ )
  • Iodure de potassium (Kl)
  • Bol
• Préparation : dans un premier temps, mettez le peroxyde d’hydrogène dans le récipient. Ajouter ensuite l’iodure de potassium. Attendez quelques secondes et observez comment la réaction chimique se développe.

Les réactions chimiques se déroulent à une certaine vitesse, appelée cinétique de réaction. Certains composés peuvent augmenter la vitesse de la réaction ou la ralentir. Ces substances sont appelées respectivement catalyseurs et inhibiteurs. En mélangeant du peroxyde d’hydrogène avec de l’iodure de potassium, la réaction de décomposition du peroxyde d’hydrogène a commencé. En conséquence, des bulles d’oxygène sont produites.

expérience de glace chaude

• Matériaux :
  • Vinaigre
  • Bicarbonate de sodium
  • Casserole
  • Récipient en verre avec couvercle (résistant à la chaleur)
  • Plat
• Préparation : à un demi-litre de vinaigre ajouter lentement 2 cuillères à soupe de bicarbonate de soude. Ce mélange produira un effet effervescent. Lorsque l’effervescence se termine, faites bouillir le mélange dans une casserole pendant une heure, à température modérée, jusqu’à ce qu’une croûte commence à se former à la surface du liquide. Retirer du feu et verser le liquide restant, qui est maintenant de l’acétate de sodium, dans le récipient en verre. Couvrez-le bien et laissez-le refroidir au réfrigérateur pendant une demi-heure. Grattez à la cuillère les cristaux restés sur le bord et le fond de la casserole. Déposez-les sur une assiette. Au bout d’une demi-heure, retirez délicatement le récipient en verre du réfrigérateur et découvrez-le. Prenez quelques cristaux de la plaque et versez-les dans le liquide. Observez comment le liquide cristallise et devient chaud.

Lors du mélange de vinaigre et de bicarbonate de sodium, une réaction se produit dans laquelle du dioxyde de carbone est libéré sous forme de bulles et de l’acétate de sodium est produit à l’état liquide. Lorsque le mélange bout, l’eau s’évapore et il reste une solution qui se solidifie à moins de 54°C. En refroidissant rapidement le mélange, la solution reste liquide même si elle est en dessous de son point de congélation. Puisqu’il reste dans un état instable, toute interférence, comme celle qui se produit lorsque des cristaux sont lancés, modifie l’ordre des molécules, provoquant une cristallisation et un dégagement de chaleur. Cela produit l’effet de la glace chaude.

Bibliographie

• Divers auteurs. enseigner la chimie. Des substances à la réaction chimique. (2020). Espagne. Grao éditorial.
• Sykes, P. Mécanismes de réaction en chimie organique. (2009). Espagne. Éditorial Reverté.
• Levenspiel, O. Réactions chimiques d’ingénierie . (2009). Espagne. Éditorial Reverté.