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Chimie - Chap. 4 : Les réactions chimiques des métaux

Les réactions chimiques

des métaux

 

 

1°) Réaction chimique entre l’acide chlorhydrique et le fer :

a) Expérience et observation :

On place de la poudre de fer au fond d'un tube à essais puis on verse environ quelques gouttes d'acide chlorhydrique.

3C41.jpg

 
On observe une effervescence au niveau de la poudre de fer.

Il y a réaction chimique entre le fer et l'acide chlorhydrique.

 

b) Rappel : Qu’est ce qu’une réaction chimique ?

Une réaction chimique peut être représentée par une équation-bilan :

-  Les corps qui réagissent sont les réactifs.

-  Les corps qui se forment sont les produits.

 

Dans les équations bilans, on écrit tout d’abord les réactifs et les produits intervenant dans la réaction chimique.

 

Donc pour identifier une réaction chimique, il faut d’abord trouver au moins un corps qui disparaît et un corps qui apparaît.

Lors d’une réaction chimique on ne peut pas revenir en arrière.

 

Il ne faut pas confondre, une réaction chimique avec une autre transformation comme un mélange ou un changement d’état.

 

Lors d’un mélange on peut toujours revenir en arrière en séparant les différents constituants du mélange (filtration, décantation, distillation,…).

 

Lors d’un changement d’état on peut toujours revenir en arrière en changeant la température ou la pression (passage de l’état solide à liquide en chauffant et passage de l’état liquide à solide en refroidissant).

 

2°) Mise en évidence de réactifs et des produits de la réaction :

a) Mise en évidence de la disparition des réactifs :

La disparition du fer : A la fin de la réaction : on observe le fer : Il y a moins de fer qu’au début de la réaction.

Le fer a, en partie, disparu.

 

La disparition des ions hydrogène : Le pH vaut maintenant 4 alors qu’au départ il valait 1 (valeur du pH de l’acide chlorhydrique). Le pH a augmenté. Il y a moins d'ions hydrogène qu'au départ.

b) Mise en évidence des produits :

L’apparition du dihydrogène : Pendant la réaction boucher pendant 2 minutes le tube à essais puis ouvrir et approcher une allumette enflammée.

 3C42.jpg

On entend une petite détonation. Le gaz qui se dégage est du dihydrogène.

 

L’apparition des ions fer II : En ajoutant quelques gouttes de soude à la fin de l’expérience, on aperçoit la formation d’un précipité vert.

Des ions fer II se sont formés.

 3C43.jpg

ƒc) Conservation des ions chlorures :

En ajoutant quelques gouttes de nitrate d'argent dans l’acide chlorhydrique avant l’expérience, et à la fin de l’expérience, on aperçoit à chaque fois la formation d’un précipité blanc.

 3C44.jpg

Les ions chlorure présent dans la solution d’acide chlorhydrique sont toujours présents à la fin de la réaction. Les ions chlorure Cl- n’ont pas réagit.

d) Conclusion :

Le fer réagit avec les ions hydrogène de l'acide chlorhydrique pour former des ions fer II et du dihydrogène.

3°) Piles électrochimiques et énergie chimique :

a) Introduction :

Les piles que l’on utilise dans la vie de tous le jours sont des piles électrochimiques. Que ce soit des batteries ou des piles, elles fonctionne par le même principe : ce sont des réactions chimiques.

 

Exemple : lampe de poche, télécommande, calculatrice, batterie de téléphone portable,…

 

b) Les espèces chimiques des piles :

Pour fabriquer une pile électrochimique, il faut :

-  une solution ionique.

-  deux métaux différents.

 

Si deux métaux différents sont mis en contact, ou directement, ou par l’intermédiaire d’une solution ionique : Ils vont s’échanger des électrons et donc produire un courant électrique.

 

ƒc) L’énergie chimique :

Une pile s’use car elle consomme les réactifs nécessaires à la production du courant électrique (un métal par exemple). De l’énergie chimique est donc consommée.

 

Dans une pile électrochimique, l’énergie rendue disponible par la transformation chimique est principalement transformée sous forme d’énergie électrique (transférée aux autres composants du circuit), mais également sous forme d’énergie thermique (échauffement d’une batterie par exemple).

3C45.jpg

4°) Exemples de pile électrochimique :

a) Pile simple :

Pour réaliser simplement une pile électrochimique, il suffit de mettre en contact de la poudre de zinc et une solution de sulfate de cuivre.

 3C46.jpg


Le zinc, Zn, se transforme en ion zinc Zn2+.

Les ions cuivre Cu2+ se transforment en cuivre Cu.

 

Les 2 espèces chimiques se sont échangées leurs électrons.

 

Le milieu réactionnel s’échauffe alors. Comme cela a été vu précédemment, une partie de l’énergie chimique se transforme alors en énergie thermique (c’est l’échauffement observé).

 

On a la réaction chimique suivante :

Cu2+ + Zn    --->  Cu + Zn2+

 

 

b) Une pile zinc-cuivre :

On peut réaliser une pile électrochimique en plongeant une lame de zinc et une lame de cuivre dans une solution de sulfate de cuivre.

 3C47.jpg

Des ions zinc Zn2+ se forment au niveau de la plaque de zinc (la plaque de zinc disparaît peu à peu) et se retrouvent en solution en laissant 2 électrons dans la plaque de zinc. Les électrons circulent alors dans la plaque de zinc, puis vers la plaque de cuivre à travers le circuit.

 

Les ions cuivre Cu2+ de la solution se fixent alors sur la plaque de cuivre sous la forme d’atomes de cuivre (un dépôt de cuivre se dépose sur la plaque de cuivre qui s’épaissit)

 

L’ampèremètre mesure donc un courant le traversant. On a réalisé une pile électrochimique.


Date de création : 11/12/2012 @ 10:46
Dernière modification : 11/12/2012 @ 11:02
Catégorie : Chimie
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