Tests caractéristiques et transformations chimiques
Tu allumes une bougie sur la table d'un repas de fête. La cire disparaît peu à peu, la flamme éclaire la pièce, et si tu approches un verre froid au-dessus, il se couvre de buée. Que devient la cire ? Et comment prouver ce qui se forme dans la flamme, sans le deviner ? Dans cette page, tu apprends à identifier des espèces chimiques avec des tests, puis à décrire une transformation chimique.
Reconnaître une transformation chimique
Dans une transformation chimique, des espèces chimiques disparaissent et de nouvelles espèces chimiques apparaissent. Dans une transformation physique (fusion d'un glaçon, dissolution du sucre), les espèces chimiques restent les mêmes.
Pour soupçonner une transformation chimique, on cherche des indices :
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un dégagement gazeux (effervescence) ;
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la formation d'un solide dans un liquide (un précipité) ;
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un changement de couleur ;
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une variation de température (la transformation libère ou absorbe de l'énergie thermique) ;
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une émission de lumière (flamme).
Une combustion est une transformation chimique : un combustible (bois, papier, butane, cire) réagit avec le dioxygène de l'air. Il y a de la lumière, de la chaleur, et de nouvelles espèces se forment.
Le papier brûle dans une cheminée. a) Cette transformation est-elle physique ou chimique ? b) Citer un indice qui permet de le dire.
Le papier brûle dans une cheminée.
- a) Cette transformation est-elle physique ou chimique ?
- b) Citer un indice qui permet de le dire.
Les tests caractéristiques
Pour identifier une espèce chimique, on utilise un test caractéristique : une expérience dont le résultat est propre à cette espèce.
| Espèce à identifier | Test | Résultat positif |
|---|---|---|
| Dioxyde de carbone (gaz) | On fait buller le gaz dans de l'eau de chaux | L'eau de chaux se trouble (elle devient laiteuse) |
| Eau | On dépose le liquide sur du sulfate de cuivre anhydre | La poudre passe du blanc au bleu |
| Dioxygène (gaz) | On plonge une bûchette incandescente | La bûchette se rallume (ou brille plus vivement) |
Associer chaque test à l'espèce chimique qu'il permet d'identifier : a) l'eau de chaux se trouble ; b) le sulfate de cuivre anhydre passe du blanc au bleu ; c) une…
Associer chaque test à l'espèce chimique qu'il permet d'identifier :
- a) l'eau de chaux se trouble ;
- b) le sulfate de cuivre anhydre passe du blanc au bleu ;
- c) une bûchette incandescente se rallume.
Espèces : dioxygène, eau, dioxyde de carbone.
On dépose quelques gouttes d'un liquide sur du sulfate de cuivre anhydre blanc. La poudre devient bleue. On dépose ensuite quelques gouttes d'un autre liquide sur la…
On dépose quelques gouttes d'un liquide sur du sulfate de cuivre anhydre blanc. La poudre devient bleue. On dépose ensuite quelques gouttes d'un autre liquide sur la poudre, qui reste blanche.
- a) Que contient le premier liquide ?
- b) Peut-on affirmer que le second liquide est de l'eau pure ? Justifier.
- c) Le premier liquide est-il forcément de l'eau pure ? Justifier.
Décrire une transformation : réactifs → produits
Dans une transformation chimique :
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les espèces qui disparaissent sont les réactifs ;
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les espèces qui apparaissent sont les produits.
On résume la transformation par un schéma en mots, la flèche signifiant « se transforment en » :
réactifs → produits
Exemple : la combustion du carbone.
carbone + dioxygène → dioxyde de carbone
Pour la bougie (ou le butane), le combustible et le dioxygène sont les réactifs ; l'eau et le dioxyde de carbone sont les produits :
butane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau
Pour savoir si un gaz est consommé, on peut utiliser le test du dioxygène : si, après la combustion, la bûchette incandescente ne se rallume plus dans le flacon, c'est qu'il n'y reste plus assez de dioxygène (ou plus du tout) : il a donc été consommé en grande partie. Pour conclure, on compare avec un flacon de dioxygène non utilisé, où la bûchette se rallume.
Lors de la combustion du carbone dans le dioxygène, il se forme du dioxyde de carbone. a) Nommer les réactifs et le produit. b) Écrire cette transformation sous la forme…
Lors de la combustion du carbone dans le dioxygène, il se forme du dioxyde de carbone.
- a) Nommer les réactifs et le produit.
- b) Écrire cette transformation sous la forme : réactifs → produits.
On fait brûler du butane dans un réchaud de camping. On place au-dessus de la flamme un tube froid : de la buée apparaît sur la paroi. On recueille ensuite les gaz et on…
On fait brûler du butane dans un réchaud de camping. On place au-dessus de la flamme un tube froid : de la buée apparaît sur la paroi. On recueille ensuite les gaz et on les fait buller dans de l'eau de chaux, qui se trouble.
- a) Quelles espèces chimiques les deux observations permettent-elles d'identifier ?
- b) Quel test permettrait de confirmer la présence d'eau sur la buée ?
- c) Nommer les réactifs de la combustion.
Transformations physiques ou chimiques ? Et la masse ?
Pour classer une transformation, on se pose une seule question : y a-t-il apparition de nouvelles espèces chimiques ?
| Transformation | Nouvelles espèces ? | Type |
|---|---|---|
| Fusion d'un glaçon | Non (eau → eau) | physique |
| Dissolution du sucre dans l'eau | Non (sucre et eau toujours présents) | physique |
| Combustion d'une bougie | Oui (dioxyde de carbone, eau) | chimique |
| Combustion du bois ou du papier | Oui | chimique |
Certaines transformations ne sont pas simples : elles peuvent enchaîner une partie physique puis une partie chimique. Pour une bougie, la cire fond (physique), puis elle brûle (chimique).
On peut le lire avec le modèle particulaire : dans une transformation physique, les particules se conservent et seule leur organisation change (la cire fondue est formée des mêmes particules que la cire solide). Dans une transformation chimique, les particules des réactifs se réorganisent pour donner des particules différentes, celles des produits.
Et la masse ?
Dans une transformation chimique, la masse totale se conserve : la masse des réactifs consommés est égale à la masse des produits formés. Mais si un produit est un gaz qui s'échappe, la balance indique une masse qui diminue.
Un élève réalise quatre expériences : fusion d'un glaçon, combustion d'une bougie, dissolution du sucre dans l'eau, combustion du bois. a) Classer ces expériences en…
Un élève réalise quatre expériences : fusion d'un glaçon, combustion d'une bougie, dissolution du sucre dans l'eau, combustion du bois.
- a) Classer ces expériences en transformations physiques et transformations chimiques.
- b) Justifier le classement par la présence ou l'absence de nouvelles espèces chimiques.
Un élève fait brûler du charbon de bois dans un flacon de dioxygène. Il observe que le charbon devient incandescent, puis que le flacon contient un gaz qui trouble l'eau…
Un élève fait brûler du charbon de bois dans un flacon de dioxygène. Il observe que le charbon devient incandescent, puis que le flacon contient un gaz qui trouble l'eau de chaux. Le charbon a disparu en grande partie.
- a) Identifier le gaz formé.
- b) Écrire la transformation sous forme de schéma réactifs → produits.
- c) L'élève affirme : « La matière a disparu ». Critiquer cette affirmation en utilisant la conservation de la masse.
- d) Proposer un test pour montrer que le dioxygène est consommé.
Une bougie brûle sur une balance dans un récipient ouvert. Sa masse diminue de 2,0 g en 30 min. La même expérience est réalisée dans un récipient fermé : la masse totale…
Une bougie brûle sur une balance dans un récipient ouvert. Sa masse diminue de 2,0 g en 30 min. La même expérience est réalisée dans un récipient fermé : la masse totale (récipient + bougie + air) reste constante.
- a) Expliquer cette différence entre les deux expériences.
- b) Citer deux produits de la combustion de la bougie et le test qui les identifie.
- c) Dans l'expérience fermée, que peut-on dire de la masse totale des réactifs consommés et des produits formés ?
On chauffe du sucre dans une casserole. Il fond, brunit, puis noircit en dégageant de la vapeur d'eau et en laissant un solide noir (du carbone). a) La fusion du sucre…
On chauffe du sucre dans une casserole. Il fond, brunit, puis noircit en dégageant de la vapeur d'eau et en laissant un solide noir (du carbone).
- a) La fusion du sucre et le noircissement sont-ils le même type de transformation ? Justifier.
- b) Quel test permet d'identifier la vapeur d'eau ?
- c) Pourquoi ne peut-on pas retrouver le sucre en refroidissant le solide noir ?
Retour au début : quand la bougie brûle, la cire fond (transformation physique), puis brûle avec le dioxygène de l'air (transformation chimique). Les produits sont de l'eau (la buée sur le verre, que le sulfate de cuivre anhydre bleuit) et du dioxyde de carbone (qui trouble l'eau de chaux). Rien n'a disparu : tout s'est transformé.
L'essentiel
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Une transformation chimique fait disparaître des espèces (les réactifs) et en fait apparaître de nouvelles (les produits). Une transformation physique conserve les espèces chimiques.
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Les indices (dégagement gazeux, précipité, changement de couleur, variation de température, lumière) ne suffisent pas : seule l'apparition de nouvelles espèces prouve la transformation.
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Tests caractéristiques : eau de chaux qui se trouble → dioxyde de carbone ; sulfate de cuivre anhydre blanc → bleu → eau ; bûchette incandescente qui se rallume → dioxygène.
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On résume une transformation par réactifs → produits, par exemple : carbone + dioxygène → dioxyde de carbone.
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La masse totale se conserve ; si un gaz s'échappe, la masse mesurée diminue, mais la matière n'a pas disparu.