Les grandes classes de réactions chimiques


Problème : de quoi différe une transformation chimique d’une transformation physique !!??

Quelle partie de l’atome est concerné lors d’une transformation chimique !!??

Types of chemical reaction

Il existe plusieurs classes de réaction chimique, mais tous consiste à casser des liaisons et la formation de nouveaux liaisons, ces liaisons peuvent être soit covalentes soit ioniques

Au niveau lycée, il existait toujours deux grands classes :

— les réactions acido-basique, qui consistent à un échanger protonique

— les réactions d’oxydoreductions, qui consistent à un échange d’électrons entre le réducteur et l’oxydant

les réactions de précipitation, qui sont de type ioniques, qui resultent d’un assemblage entre les cations et les anions.

Dans les leçons de chimie organique, on peut rencontrer d’autres classes de réactions, comme : réactions d’addition, de substitution, de condensation, . . .

Réactions chimiques

Des vidéos d’environ 4 minutes pour re-suivre le cours de chimie de chez toi. Les réactions de précipitation Définition de la solubilité: Les réactions de précipitation: L’écriture des réactions de précipitation: Ecriture des réactions de dissociation (des composés ioniques dans l’eau): Les réactions acide-base Définition d’un acide et d’une base, couple acide/base et réaction acide-base.(En […]

Les grandes classes de réactions chimiques
What’s a chemical 🤔equation?
Produits de la chimie organique
https://chimiephysiquescience.wordpress.com/2020/06/20/la-chimie-des-couleurs-%f0%9f%a7%aa-buki-france-2-papa-maman-co/
Acido-basique

La chimie: science et art de la matière

© Getty/Davizro

https://fr.unesco.org/courier/yanvar-mart-2011-g/chimie-science-art-matiere

La chimie est une science dont le but n’est pas seulement la découverte, mais aussi et surtout la création. En cela, elle est un art de la complexification de la matière. Pour saisir la logique des dernières évolutions de la chimie, il faut faire un saut en arrière dans le temps de quelque quatre milliards d’années.

Par Jean-Marie Lehn

https://chimiephysiquescience.wordpress.com/2020/06/24/chimistes-jmcideas/

La chimie joue un rôle central dans notre vie quotidienne, tant par sa place au sein des sciences de la nature et de la connaissance, que par son importance économique et son omniprésence. À force d’être présente partout, on l’oublie souvent, et elle risque de n’être signalée nulle part. Elle nese donne pas en spectacle mais, sans elle, les réalisations que l’on s’accorde à trouver spectaculaires ne pourraient voir le jour : exploits thérapeutiques, prouesses spatiales, merveilles de la technique, etc. Elle contribue de façon déterminante aux besoins de l’humanité en nourriture et médicaments, vêtements et habitations, énergie et matières premières, transports et communications. Elle fournit des matériaux à la physique et à l’industrie, des modèles et des substrats à la biologie et à la pharmacologie, des propriétés et des procédés aux sciences et aux techniques.

Un monde privé de chimie serait un monde sans matériaux synthétiques, donc sans téléphone, sans ordinateur, sans cinéma, sans tissus synthétiques. Ce serait aussi un monde sans aspirine, sans savon, sans shampoing, sans dentifrice, sans cosmétiques, sans pilules contraceptives, sans papier donc sans journaux ni livres, sans colles, sans peintures.

https://chimiephysiquescience.wordpress.com/2020/08/24/lalchimie-et-les-alchimistes/

Ayons garde de ne pas oublier que la chimie aide les historiens de l’art à percer certains des secrets de fabrication des tableaux et des sculptures que l’on admire dans les musées, qu’elle permet aux limiers de la police scientifique d’analyser les prélèvements effectués sur les scènes de crime et de remonter plus rapidement jusqu’aux coupables, et qu’elle dévoile les subtilités moléculaires des plats qui ensorcellent nos papilles.

Aux côtés de la physique qui déchiffre les lois de l’Univers et de la biologie qui décode les règles du vivant, la chimie est la science de la matière et de ses transformations. La vie est son expression la plus haute. Elle joue un rôle primordial dans notre compréhension des phénomènes matériels, dans notre capacité d’agir sur eux, de les modifier, de les contrôler.

Depuis bientôt deux siècles, la chimie moléculaire a édifié un vaste ensemble de molécules et de matériaux de plus en plus sophistiqués. De la synthèse de l’urée en 1828 (qui provoqua une véritable révolution, en apportant la preuve qu’il était possible d’obtenir une molécule « organique » en utilisant un composé minéral) à l’achèvement, dans les années 1970, de la synthèse de la vitamine B12, cette discipline n’a cessé d’affirmer son pouvoir sur la structure et la transformation de la matière.

La molécule vue comme un cheval de Troie Par-delà la chimie moléculaire s’étend l’immense domaine de la chimie dite supramoléculaire, qui s’intéresse non pas à ce qui se passe dans les molécules, mais à ce qui se trame entre elles. Son objectif est de comprendre et de contrôler la façon dont les molécules interagissent les unes avec les autres, se transforment, s’accrochent, ignorant d’autres partenaires. Emil Fischer [prix Nobel allemand de chimie 1902] utilisait l’image de la clé et de la serrure. Aujourd’hui, nous parlons de « reconnaissance moléculaire ».

C’est dans le domaine biologique que le rôle de ces interactions moléculaires est le plus frappant : des unités protéiniques s’assemblent pour former l’hémoglobine ; les globules blancs reconnaissent et détruisent les corps étrangers ; le virus du sida trouve sa cible pour l’investir ; le code génétique se transmet par l’écriture et la lecture de l’alphabet des bases protéiniques, etc.

Prenons l’exemple très parlant de l’« auto organisation » du virus de la mosaïque du tabac : pas moins de 2 130 protéines simples s’assemblent pour former une tour hélicoïdale.

L’efficacité et l’élégance de ces phénomènes naturels sont si fascinantes pour un chimiste, qu’il est tenté de les reproduire ou d’inventer des processus nouveaux permettant de créer des architectures moléculaires nouvelles aux applications multiples. Pourquoi ne pas imaginer des molécules capables de transporter au cœur d’une cible choisie un fragment d’ADN destiné à la thérapie génique, par exemple ? Ces molécules seraient des « chevaux de Troie » qui feraient franchir à leur passager des barrières réputées infranchissables, comme les membranes cellulaires.

De très nombreux chercheurs à travers le monde construisent, patiemment, « sur mesure », des structures supramoléculaires. Ils observent comment les molécules, mélangées sans ordre apparent, se retrouvent d’elles-mêmes, se reconnaissent puis, progressivement s’assemblent, pour conduire de façon spontanée mais parfaitement contrôlée à l’édifice supramoléculaire final.

Ainsi, inspirée par les phénomènes que la nature nous présente, l’idée a germé de susciter et de piloter l’apparition d’assemblages supramoléculaires, autrement dit de faire de la « programmation moléculaire ». Le chimiste conçoit des briques de base (des molécules douées de certaines propriétés structurales et interactionnelles), puis met en œuvre le « ciment » (le code d’assemblage) chargé de les lier. Il obtient ainsi une superstructure par auto organisation. La synthèse des briques moléculaires capables de s’auto-organiser est beaucoup plus simple que ne le serait la synthèse de l’édifice final. Cette piste de recherche ouvre de vastes perspectives en particulier dans le domaine des nanotechnologies : au lieu de fabriquer des nanostructures, on laisse les nanostructures se fabriquer elles-mêmes par auto-organisation, passant ainsi de la fabrication à l’auto-fabrication.

Plus récemment encore a émergé une chimie dite adaptative où le système, pour se construire, effectue lui-même une sélection parmi les briques disponibles, et devient capable d’adapter la constitution de ses objets en réponse aux sollicitations du milieu. Cette chimie, que j’appelle « chimie constitutionnelle dynamique », affiche ainsi une coloration darwinienne !

De la matière à la vie Au commencement fut l’explosion originelle, le Big Bang, et la physique régna. Puis vint la chimie, aux températures plus clémentes. Les particules formèrent des atomes, lesquels s’unirent pour produire des molécules de plus en plus complexes qui, à leur tour, s’associèrent en agrégats et en membranes, donnant ainsi naissance aux premières cellules d’où émergea la vie sur notre planète, voilà quelque 3,8 milliards d’années.

De la matière divisée à la matière condensée puis organisée, vivante et pensante, le déploiement de l’Univers nourrit l’évolution de la matière vers un accroissement de complexité par auto-organisation sous la pression de l’information. La tâche de la chimie est de révéler les voies de l’auto-organisation et de tracer les chemins menant de la matière inerte, par une évolution probiotique purement chimique, à la césure de la vie, et par-delà à la matière vivante puis pensante. Elle fournit ainsi des moyens d’interroger le passé, d’explorer le présent et de jeter des ponts vers le futur.

Par son objet (la molécule et le matériau), la chimie exprime sa puissance créatrice, son pouvoir de produire des molécules et des matériaux nouveaux – nouveaux car n’ayant pas existé avant d’être créés par recomposition des agencements des atomes en combinaisons et structures inédites et infiniment variées. Par la plasticité des formes et des fonctions de l’objet chimique, la chimie n’est pas sans analogie avec l’art. Comme l’artiste, le chimiste imprime dans la matière les produits de son imagination. La pierre, les sons et les mots ne contiennent pas l’œuvre que le sculpteur, le compositeur et l’écrivain en modèlent. De la même manière, le chimiste crée des molécules originales, des matériaux nouveaux et des propriétés inédites à partir des éléments qui composent la matière.

Le propre de la chimie n’est pas de découvrir seulement, mais d’inventer et, surtout, de créer. Le Livre de la chimie n’est pas seulement à lire, il est à écrire. La partition de la chimie n’est pas seulement à jouer, mais à composer.Jean-Marie Lehn

Jean-Marie Lehn is a chemist specializing in supramolecular chemistry, Emeritus professor at the University of Strasbourg (France), Nobel laureate in 1987 with Donald Cram and Charles Pedersen. Honorary Professor at the College of France and member of the French Academy of Sciences, Jean-Marie Lehn founded the Institute of Supramolecular Science and Engineering.

DESSINE-MOI LES SCIENCES

QU’EST-CE QUE LA CHIMIE ?

©Sokunthéa / Véronique /Sarah

Bonjour à tous et à toutes. Cette semaine, nous vous avons demandé ce que représentait pour vous la chimie. Un grand merci à celles et ceux qui nous ont apporté leurs visions riches, variées et colorées sur ce sujet.

Nous sommes Sokunthea, Véronique et Sarah, respectivement cheffe d’unité et médiatrices de l’unité Chimie du Palais de la découverte, et nous espérons que vous aurez autant de plaisir à découvrir ces dessins que nous en avons eu à les commenter !

  • Matières et transformations…
©Eleonore, 11 ans

La chimie, c’est avant tout la science qui a pour objet l’étude de la matière et de ses transformations, ce qui n’a pas échappé à Éléonore. Son dessin est très riche, la chimie l’a beaucoup inspirée. On y observe de nombreux exemples de transformation de la matière.

La matière est constituée d’atomes qui s’assemblent pour former des molécules. L’eau, de formule chimique H2O, est illustrée par trois boules (symbolisant les atomes d’hydrogène H pour les deux petites et l’atome d’oxygène O pour la plus grande). La matière peut se présenter sous différents états. Ainsi, Éléonore a représenté les molécules d’eau dans trois états de la matière : solide, liquide et gazeux. L’état gazeux est le plus désordonné des trois, alors qu’à l’état solide les molécules suivent une structure régulière et sont plus proches les unes des autres.
Il y a cependant une exception dans le cas de l’eau : l’état solide (glaçon) est particulier, du fait de la disposition des molécules d’eau en tétraèdre, autrement dit elles se placent au sommet d’une pyramide (avec l’atome d’oxygène au centre). Il y a beaucoup d’espace entre elles à cause d’un type de liaison spécifique appelé liaison hydrogène. De ce fait, l’eau à l’état solide occupe un plus grand volume que l’eau sous forme liquide.

On peut remarquer un détail très important: la présence de flèches. Effectivement, une transformation met en jeu des molécules (réactifs) qui vont réagir ensemble pour donner d’autres molécules (produits) à la fin. Au début et à la fin de la réaction, les mêmes atomes sont présents, mais ils sont agencés différemment !
C’est ce que nous pourrions observer dans notre cuisine. Lorsque nous fabriquons du pain nous incorporons différentes matières comme la farine, l’eau, la levure et du sel. Puis dans le four, à cause de la chaleur, le pain lève et brunit petit à petit sous l’effet de différentes réactions chimiques comme les réactions de Maillard, responsables de la coloration du pain et de la bonne odeur qui s’échappe alors du four…

De la même manière, une bougie allumée est aussi le siège d’une transformation chimique appelée combustion (1). Notre jeune chimiste (la jeune fille aux cheveux bleus ?) a dessiné le dioxygène (le comburant), du charbon (le combustible) et une étincelle (l’énergie d’activation). Les bulles bleues autour de la jeune fille, qui représentent peut-être le dioxygène, montrent que même lorsque l’on respire, des transformations chimiques sont en jeu au niveau de notre organisme.

Éléonore a bien saisi l’importance de la verrerie dans le quotidien du chimiste. On voit dans le montage en bleu un tube à essai dans une éprouvette, avec des tubes coudés (le travail du souffleur de verre est essentiel car il permet de réaliser un matériel sur mesure) plongés dans un erlenmeyer. Dans l’expérience d’Éléonore, on observe une poudre au fond d’une fiole. Mise au contact du liquide vert, cela provoque un fort dégagement gazeux, à l’origine d’une mousse abondante qui recouvre toute la fiole. Peut-être est-ce l’expérience de notre fameux dentifrice de l’éléphant ? Ou une réaction entre le bicarbonate de sodium et du vinaigre coloré avec du vert en présence de liquide vaisselle…

Finalement, les transformations chimiques se produisent tout autour de nous. Mais elles se produisent aussi dans notre corps, qui est le siège de réactions biochimiques complexes, comme le souligne le dessin suivant de Cloé.

  • …partout autour de nous !
©Cloé Villard, doctorante en biologie des plantes
https://www.facebook.com/ClocloMono/

En effet, le dessin de Cloé est très intéressant. En mettant des dessins de molécules un peu partout ‒ dans le papillon, la fleur, la cellule, l’air… ‒, cela suggère que la chimie est bien présente dans le vivant. Et c’est le cas !
Les molécules, qui composent la matière, se retrouvent aussi bien dans les plantes, les bactéries, les animaux que l’air, la roche… Partout ! Cloé l’illustre parfaitement avec quelques exemples de molécules présentes au sein des êtres vivants.
Ainsi une aile de papillon contient notamment de la chitine, dont Cloé a symbolisé le constituant principal, le N-acétylglucosamide, sur l’aile du bas.
Tout en haut, au milieu de son dessin, elle a représenté deux nucléotides reliés par des liaisons hydrogène. Grâce à elles, on obtient un système supramoléculaire qui est à la base du monde vivant : l’ADN (acide désoxyribonucléique). D’ailleurs, le chimiste s’inspire du vivant afin de créer à son tour des molécules qui vont s’auto-assembler grâce à ces liaisons hydrogène, pour aboutir à des matériaux innovants.
Juste en dessous, le chimiste averti reconnaît, entre la cellule et le papillon, une molécule d’isoprène dessinée en vert. Les dérivés de l’isoprène constituent la famille des isoprénoïdes, largement retrouvés dans la nature. Le caoutchouc naturel en est par exemple constitué. À nouveau, les chimistes se sont inspirés de ce qu’ils ont observé autour d’eux pour créer des matières qui n’existent à priori pas dans la nature, comme le caoutchouc synthétique et toute une série de nouvelles matières !

Mais, on l’a déjà évoqué avec le dessin d’Éléonore, la chimie est loin d’être une science statique ! Au contraire, elle s’intéresse de près aux transformations de la matière, notamment celles qui peuvent se dérouler au sein des êtres vivants. On parle alors de biochimie : citons par exemple le processus de digestion chez les animaux, ou de photosynthèse chez les plantes.
À l’intérieur de la cellule, Cloé met en avant des molécules différentes séparées par des flèches. Il s’agit ici d’une représentation dite topologique, distincte de celle compacte choisie par Éléonore. La molécule de départ est un acide aminé, la phénylalanine, qui subit une succession de réactions biochimiques en présence d’enzymes, symbolisées par les petits camemberts, pour aboutir au coumaroyl-coenzyme A, une molécule qui intervient dans la synthèse des flavonoïdes. Ces derniers sont des pigments à l’origine de la couleur des végétaux, comme ce lys qui est représenté sur le dessin. Les couleurs permettent également d’attirer des insectes pollinisateurs.

Cloé n’est pas la seule à avoir associé insectes et chimie, puisque Agatha a dédié entièrement son dessin au grand paon de nuit !

  • Discussion chimique
© Instagram @lenid2pie

Dans son dessin regorgeant de couleurs et d’humour, Agatha nous présente la femelle grand paon de nuit en pleine conversation avec une horde de prétendants. Ce qui est intéressant ici, c’est qu’Agatha a choisi de mettre en avant la chimie comme… moyen de communication. Eh oui, rien que ça !

Comme le mentionne notre dessinatrice, l’entomologiste Jean-Henri Fabre note dès 1900 dans ses Souvenirs entomologiques (Septième série) que la femelle grand paon semble capable de communiquer avec les mâles de son espèce, non par des sons ou des signaux visuels, mais par ce qu’il suppose être des « émanations odorantes ». Émanations que, presque 60 ans plus tard, le biochimiste Peter Karlson et l’entomologiste Martin Lüscher baptiseront phéromones.
La particularité des phéromones réside dans le fait que ce sont des molécules capables de déclencher une réaction chez les individus d’une même espèce. Il peut s’agir par exemple de séduire, guider ou même d’alerter ses congénères d’un danger. Si l’existence de telles molécules est avérée chez de nombreux insectes, elle est très controversée en ce qui concerne l’être humain.

Il existe cependant à l’intérieur du corps humain d’autres familles de molécules capables de transmettre des messages. Par exemple, les hormones permettent la communication entre divers organes du corps humains. Au sein même du cerveau, les neurotransmetteurs sont essentiels au bon fonctionnement des neurones. La différence avec les phéromones réside dans le fait que ces molécules ne permettent pas de dialoguer avec d’autres humains.

  • Histoire d’échelle
© Instagram @calire.g
Chlorophylle, orbitales moléculaires se rêvant papillons

Comme Cloé et Agatha, Calire a choisi d’évoquer la chimie du vivant, en l’occurrence la biologie végétale, dans un superbe dessin à la fois abstrait, technique et poétique. Elle a représenté une molécule de chlorophylle au cœur d’un champ de fleurs.

J’aime beaucoup ce dessin, parce qu’il permet d’évoquer la notion d’échelle, essentielle en chimie. Ainsi, en fond, on voit des plantes dont la couleur verte est en partie due à la chlorophylle qu’elles contiennent. Cette chlorophylle n’est pas visible à l’œil nu, mais elle est présente dans les cellules de la plante et responsable de l’une de ses caractéristiques physiques : sa couleur. Calire a également mis en scène une molécule de chlorophylle, dont la taille réelle n’atteint que quelques nanomètres, c’est-à-dire environ 100 000 fois plus petite que l’épaisseur d’un cheveu ! Mais on peut aller encore plus loin. La molécule elle-même est constituée d’atomes (symbolisés par les boules colorées sur le dessin de Calire), qui contiennent à leur tour un noyau et des électrons, noyau composé de protons et de neutrons… Oups, je m’égare ! L’idée ici est de comprendre que lorsqu’il s’agit de représenter et de modéliser la matière, il est essentiel de bien choisir l’échelle d’intérêt en fonction de ce que l’on veut étudier.

S’il est relativement aisé de représenter la matière à l’échelle d’une plante, les choses se compliquent nettement lorsque l’on se plonge dans le monde de l’infiniment petit. Il a donc été nécessaire d’imaginer des modèles et des représentations simples pour les molécules et les atomes. Ainsi lorsque l’on dessine une molécule, il est assez courant de symboliser un atome par une boule et une liaison entre deux atomes par un bâtonnet. D’où le nom, fort original, de ce type de modèle : la représentation… boules-bâtonnets ! La simplicité de ce modèle le rend très utile lorsqu’il s’agit d’illustrer la position des atomes dans une molécule donnée. En revanche, il ne permet pas forcément d’expliquer pourquoi les atomes s’organisent de cette manière particulière. Pour comprendre les interactions entre atomes, il est alors nécessaire de faire appel à des modèles plus complexes.

Il est par exemple possible d’établir un lien entre les positions possibles des électrons d’un atome donné dans une molécule et les propriétés de cet atome. Comment interagit-il avec des voisins ? Est-il susceptible de se lier à d’autres atomes ? De se séparer de la molécule ? On est bien ici au cœur même de la chimie, puisque ce sont ces questions qui vont déterminer la manière dont les atomes s’organisent les uns par rapport aux autres.

Ce sont ces dispositions possibles d’électrons, aussi appelées orbitales moléculaires, que Calire a représenté sur certains atomes de sa molécule de chlorophylle. J’aime beaucoup l’idée de faire de ce concept assez théorique et plutôt complexe quelque chose d’aussi poétique qu’une envolée de papillons !

  • En un mot
© Guillaume Monnain
Twitter @akenium

Guillaume nous propose également un très beau ‒ et très riche ‒ dessin, avec lequel il nous déclare son amour pour la chimie ! Il a choisi de mettre en avant le mot « chimie » lui-même. J’aime beaucoup cette idée parce que le mot et son étymologie nous apportent des informations très intéressantes sur ce qu’est la chimie en tant que discipline. Ou devrais-je dire ses possibles étymologies, puisque plusieurs origines sont souvent évoquées. Le mot pourrait provenir du grec χημεία, khêmeia, qui désigne « l’art de transformer les métaux ». Le terme χυμεία, chymeia, qui signifie « mélange de sucs », est cité aussi comme ayant une influence majeure sur la forme actuelle du mot « chimie ».

On retrouve bien ici deux aspects incontournables ‒ transformation et mélange de matières ‒ de la chimie telle qu’elle est conçue aujourd’hui. D’ailleurs, l’évolution du mot lui-même témoigne de celle de la discipline. L’alchimie du Moyen Âge avait pour but d’étudier les matières et leurs transformations avec une dimension mystique et spirituelle très marquée. À partir de la fin du XVIIIe siècle, avec des travaux comme ceux de l’incontournable Lavoisier, la discipline commence à se rationaliser et le mot « chimie » se répand. Avec cette rationalisation apparaissent différentes conventions et représentations qui sont, aujourd’hui encore, des outils essentiels pour comprendre ce que l’on veut décrire et se comprendre quand on parle de chimie.

L’exemple le plus emblématique est probablement le tableau périodique des éléments (2), auquel Guillaume fait référence en choisissant d’utiliser le symbole chimique du carbone pour le C de « chimie ». La force de cette notation est sa dimension internationale. Tout chimiste, en voyant ce C, comprendra qu’il fait référence à l’élément carbone, peu importe sa nationalité ! Mais plus qu’une simple notation commune internationale, le tableau périodique est aussi une mine d’informations sur l’élément en question. Dans la version retenue par Guillaume, on retrouve par exemple le numéro atomique (en haut à gauche) et la masse atomique (en haut à droite).

S’il est essentiel de pouvoir décrire son objet d’étude avec un vocabulaire commun, il est aussi très important de pouvoir le symboliser. Ici encore, Guillaume l’illustre très bien en utilisant une représentation de la molécule d’éthylène pour former la lettre H. Comme Calire, il a opté pour la représentation boules-bâtonnets avec les atomes de carbone en noir et ceux d’hydrogène en blanc.

Le fait de disposer de notations et représentations communes permet alors de se comprendre lorsque l’on tente d’analyser et de caractériser la matière. Avec les quatre dernières lettres du mot « chimie », Guillaume nous présente deux techniques de caractérisation. Le premier I illustre le résultat d’une électrophorèse, une technique qui permet de séparer les molécules en fonction de leur masse molaire. Masse molaire qui se mesure en gramme par mole (g · mol‒1) et dont le symbole est… un M !

Le second I représente un tube à essai comprenant une solution colorée, c’est-à-dire un liquide contenant un certain nombre de molécules responsables de cette coloration. Et le choix du E de « chimie » nous met sur la piste d’une technique permettant de caractériser cette solution. Le ε est en effet lui aussi un symbole. Il fait référence à l’absorptivité molaire, c’est-à-dire la capacité de la solution à absorber la lumière. En faisant passer un faisceau lumineux à travers notre tube à essai, nous pourrions déduire des informations sur la solution qu’il contient, par exemple la concentration de la molécule à l’origine de la coloration. Eh oui, la lumière peut être l’un des outils d’analyse au service de la chimie !

En un seul mot, Guillaume nous parle donc à la fois des outils théoriques qui permettent de nommer et de représenter la matière, et des techniques qui permettent de la caractériser !
Par conséquent, la chimie désigne tout à la fois l’observation et l’étude de la matière, de ses constituants et de ses transformations, la maîtrise et l’utilisation de tels procédés, ainsi que l’ensemble des techniques de caractérisation, de modélisation et d’analyse qui s’y rapportent. De là à affirmer qu’il n’y a pas une chimie mais des chimies, il n’y a qu’un pas !

POUR ALLER PLUS LOIN

(1)
 La combustion. « Les petites découvertes » n°11 sur la chaîne YouTube du Palais de la découverte :
https://www.youtube.com/watch?v=wKsz6_oHBqs&list=PLWi7PxnyAMeOJmVLv8Z_N3edNyipsnHbo&index=49&t=0s

(2)
 Polonovski V., « Le tableau périodique, De l’ordre dans les éléments », Découverte n°395, novembre-décembre 2014, p.28-37

       Polonovski V., Thlang S., « Le tableau périodique fête ses 150 ans », Découverte n°424, septembre-octobre 2019, p.22-29

ما إن تقع عين الإنسان (رجل أو امرأة) على الشخص المناسب، وما إن يشم أنف المرأة رائحة الرجل الذي تتمناه حتى يدفع المخ بدفقة من الناقع الكيميائي الدوبامين، فيشعر الانسان بالسعادة والنشوة والرضا، كذلك يعطي المخ أوامره لإفراز بعض من هرمون الذكورة التستوستيرون (في كل من الرجل والمرأة) مما يثير الغريزة الجنسية 

علامات تؤكّد على وجود تناغم بين شخصين

هند صلاح20 مارس 2019

العلاقة الزوجية تناغم بين شخصين

عندما تحدث الكيمياء بين شخصين، فإنها تظهر عليهما مهما حاولا إخفاءها. التناغم مهم حقا من أجل أن تنمو العلاقة وتتطور، حتى أن بعض الإحصائيات تظهر أنه بدون وجود كيمياء بين الزوجين لا توجد فرصة لعلاقة ناجحة.

إذا كنتِ تحتاجين لمعرفة ما إذا كانت هذه الكيمياء موجودة في علاقتكِ أم لا، اقرئي السطور التالية للتعرف على أكثر العلامات التي تؤكد وجود التناغم بين شخصين!

1- احاديث بلا نهاية

المحادثات ليست مملة ولا تنتهي أبداً. بطريقة ما، عندما يكون لدى شخصين كيمياء، يمكن أن يتحدثا عن أي موضوع تقريباً لساعات. كل محادثة هي فقط للإستمتاع باللحظة الحالية.

2- مرور الوقت بسرعة

الوقت « يطير » عندما يتحدث الشخصان عبر الهاتف أو يجتمعان معاً. الوقت يمر بسرعة لدرجة أن محادثة   لمدة 4 ساعات قد تبدو وكأنها دقائق معدودة.

3- الشعور بالراحة 

بطريقة ما يشعران بالراحة مع بعضهما البعض كما لو كانا يعرفان بعضهما البعض منذ فترة طويلة. عندما يدخل أحدهما الغرفة، يشعر الآخر على الفور بالحماس، الإسترخاء والثبات.

4- الإبتسام كثيراً

عندما يكون الشخصان سعيدين، يبتسمان ويظهر الفرح على وجهيهما بشكل طبيعي. عندما يكون هناك إتصال مرئي، يبدأ الاثنان في الإبتسام والإستمتاع بهذا النوع من التواصل.

5- قوة التواصل الروحي 

عندما يفهمان بعضهما البعض من دون أن يتحدثان، وينهيان جمل بعضهما البعض، فهذا إتصال روحاني قوي قد لا يُعرَف مصدره، لكنه من المؤكد انه يعني وجود إتصال روحي قوي بين الطرفين.

6- سهولة التضحيات 

عندما يكون هناك إنجذاب بين رجل ومرأة، فإن التنازل يكون سهلاً اكثر. يمكنكِ أن يغيّر الشخص جدوله بالكامل لمجرد رؤية الشخص الآخر.

https://www.khanacademy.org/science/biology/chemistry–of-life/chemical-bonds-and-reactions/v/chemical-reactions-introduction

chemical reaction

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What are the basics of chemical reactions?

Ways to classify réactions

What happens to chemical bonds when a chemical reaction takes place?

How are chemical reactions classified?

chemical reaction, a process in which one or more substances, the reactants, are converted to one or more different substances, the products. Substances are either chemical elements or compounds. A chemical reaction rearranges the constituent atoms of the reactants to create different substances as products.

Chemical reactions are an integral part of technology, of culture, and indeed of life itself. Burning fuels, smelting iron, making glass and pottery, brewing beer, and making wine and cheese are among many examples of activities incorporating chemical reactions that have been known and used for thousands of years. Chemical reactions abound in the geology of Earth, in the atmosphere and oceans, and in a vast array of complicated processes that occur in all living systems.

Chemical reactions must be distinguished from physical changes. Physical changes include changes of state, such as ice melting to water and water evaporating to vapour. If a physical change occurs, the physical properties of a substance will change, but its chemical identity will remain the same. No matter what its physical state, water (H2O) is the same compound, with each molecule composed of two atoms of hydrogen and one atom of oxygen. However, if water, as ice, liquid, or vapour, encounters sodium metal (Na), the atoms will be redistributed to give the new substances molecular hydrogen (H2) and sodium hydroxide (NaOH). By this, we know that a chemical change or reaction has occurred.

melting ice
melting iceMelting ice, Lower Purgatory Falls, on a tributary of the Souhegan River between Mont Vernon and Lyndeborough, New Hampshire. Ice melting is a physical change and not a chemical reaction.Wayne Dionne/© New Hampshire Division of Travel and Tourism Development

Historical overview

The concept of a chemical reaction dates back about 250 years. It had its origins in early experiments that classified substances as elements and compounds and in theories that explained these processes. Development of the concept of a chemical reaction had a primary role in defining the science of chemistry as it is known today.Get a Britannica Premium subscription and gain access to exclusive content.Subscribe Now

The first substantive studies in this area were on gases. The identification of oxygen in the 18th century by Swedish chemist Carl Wilhelm Scheele and English clergyman Joseph Priestley had particular significance. The influence of French chemist Antoine-Laurent Lavoisier was especially notable, in that his insights confirmed the importance of quantitative measurements of chemical processes. In his book Traité élémentaire de chimie (1789; Elementary Treatise on Chemistry), Lavoisier identified 33 “elements”—substances not broken down into simpler entities. Among his many discoveries, Lavoisier accurately measured the weight gained when elements were oxidized, and he ascribed the result to the combining of the element with oxygen. The concept of chemical reactions involving the combination of elements clearly emerged from his writing, and his approach led others to pursue experimental chemistry as a quantitative science.

The other occurrence of historical significance concerning chemical reactions was the development of atomic theory. For this, much credit goes to English chemist John Dalton, who postulated his atomic theory early in the 19th century. Dalton maintained that matter is composed of small, indivisible particles, that the particles, or atoms, of each element were unique, and that chemical reactions were involved in rearranging atoms to form new substances. This view of chemical reactions accurately defines the current subject. Dalton’s theory provided a basis for understanding the results of earlier experimentalists, including the law of conservation of matter (matter is neither created nor destroyed) and the law of constant composition (all samples of a substance have identical elemental compositions).

Thus, experiment and theory, the two cornerstones of chemical science in the modern world, together defined the concept of chemical reactions. Today experimental chemistry provides innumerable examples, and theoretical chemistry allows an understanding of their meaning.

Basic concepts of chemical reactions

Synthesis

When making a new substance from other substances, chemists say either that they carry out a synthesis or that they synthesize the new material. Reactants are converted to products, and the process is symbolized by a chemical equation. For example, iron (Fe) and sulfur (S) combine to form iron sulfide (FeS).Fe(s) + S(s) → FeS(s)The plus sign indicates that iron reacts with sulfur. The arrow signifies that the reaction “forms” or “yields” iron sulfide, the product. The state of matter of reactants and products is designated with the symbols (s) for solids, (l) for liquids, and (g) for gases.

The conservation of matter

Learn how chemical reactions are balanced through the metaphor of making change
Learn how chemical reactions are balanced through the metaphor of making changeTwo people making change for five dollars as a representation of how matter is conserved in a chemical reaction.Encyclopædia Britannica, Inc.See all videos for this article

In reactions under normal laboratory conditions, matter is neither created nor destroyed, and elements are not transformed into other elements. Therefore, equations depicting reactions must be balanced; that is, the same number of atoms of each kind must appear on opposite sides of the equation. The balanced equation for the iron-sulfur reaction shows that one iron atom can react with one sulfur atom to give one formula unit of iron sulfide.

Chemists ordinarily work with weighable quantities of elements and compounds. For example, in the iron-sulfur equation the symbol Fe represents 55.845 grams of iron, S represents 32.066 grams of sulfur, and FeS represents 87.911 grams of iron sulfide. Because matter is not created or destroyed in a chemical reaction, the total mass of reactants is the same as the total mass of products. If some other amount of iron is used, say, one-tenth as much (5.585 grams), only one-tenth as much sulfur can be consumed (3.207 grams), and only one-tenth as much iron sulfide is produced (8.791 grams). If 32.066 grams of sulfur were initially present with 5.585 grams of iron, then 28.859 grams of sulfur would be left over when the reaction was complete.

The reaction of methane (CH4, a major component of natural gas) with molecular oxygen (O2) to produce carbon dioxide (CO2) and water can be depicted by the chemical equationCH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)Here another feature of chemical equations appears. The number 2 preceding O2 and H2O is a stoichiometric factor. (The number 1 preceding CH4 and CO2 is implied.) This indicates that one molecule of methane reacts with two molecules of oxygen to produce one molecule of carbon dioxide and two molecules of water. The equation is balanced because the same number of atoms of each element appears on both sides of the equation (here one carbon, four hydrogen, and four oxygen atoms). Analogously with the iron-sulfur example, we can say that 16 grams of methane and 64 grams of oxygen will produce 44 grams of carbon dioxide and 36 grams of water. That is, 80 grams of reactants will lead to 80 grams of products.

The ratio of reactants and products in a chemical reaction is called chemical stoichiometry. Stoichiometry depends on the fact that matter is conserved in chemical processes, and calculations giving mass relationships are based on the concept of the mole. One mole of any element or compound contains the same number of atoms or molecules, respectively, as one mole of any other element or compound. By international agreement, one mole of the most common isotope of carbon (carbon-12) has a mass of exactly 12 grams (this is called the molar mass) and represents 6.022140857 × 1023 atoms (Avogadro’s number). One mole of iron contains 55.847 grams; one mole of methane contains 16.043 grams; one mole of molecular oxygen is equivalent to 31.999 grams; and one mole of water is 18.015 grams. Each of these masses represents 6.022140857 × 1023 molecules.

Energy considerations

Energy plays a key role in chemical processes. According to the modern view of chemical reactions, bonds between atoms in the reactants must be broken, and the atoms or pieces of molecules are reassembled into products by forming new bonds. Energy is absorbed to break bonds, and energy is evolved as bonds are made. In some reactions the energy required to break bonds is larger than the energy evolved on making new bonds, and the net result is the absorption of energy. Such a reaction is said to be endothermic if the energy is in the form of heat. The opposite of endothermic is exothermic; in an exothermic reaction, energy as heat is evolved. The more general terms exoergic (energy evolved) and endoergic (energy required) are used when forms of energy other than heat are involved.

A great many common reactions are exothermic. The formation of compounds from the constituent elements is almost always exothermic. Formation of water from molecular hydrogen and oxygen and the formation of a metal oxide such as calcium oxide (CaO) from calcium metal and oxygen gas are examples. Among widely recognizable exothermic reactions is the combustion of fuels (such as the reaction of methane with oxygen mentioned previously).BRITANNICA QUIZ13 True-or-False Questions from Britannica’s Easiest Science QuizzesSometimes we here at Britannica hear that our quizzes are too hard. Not true! Here are 13 true-and-false questions from our easiest ones about science. You’ll ace this.

The formation of slaked lime (calcium hydroxide, Ca(OH)2) when water is added to lime (CaO) is exothermic.CaO(s) + H2O (l) → Ca(OH)2(s)This reaction occurs when water is added to dry portland cement to make concrete, and heat evolution of energy as heat is evident because the mixture becomes warm.

Not all reactions are exothermic (or exoergic). A few compounds, such as nitric oxide (NO) and hydrazine (N2H4), require energy input when they are formed from the elements. The decomposition of limestone (CaCO3) to make lime (CaO) is also an endothermic process; it is necessary to heat limestone to a high temperature for this reaction to occur.CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)The decomposition of water into its elements by the process of electrolysis is another endoergic process. Electrical energy is used rather than heat energy to carry out this reaction.2 H2O(g) → 2 H2(g) + O2(g)Generally, evolution of heat in a reaction favours the conversion of reactants to products. However, entropy is important in determining the favourability of a reaction. Entropy is a measure of the number of ways in which energy can be distributed in any system. Entropy accounts for the fact that not all energy available in a process can be manipulated to do work.

A chemical reaction will favour the formation of products if the sum of the changes in entropy for the reaction system and its surroundings is positive. An example is burning wood. Wood has a low entropy. When wood burns, it produces ash as well as the high-entropy substances carbon dioxide gas and water vapour. The entropy of the reacting system increases during combustion. Just as important, the heat energy transferred by the combustion to its surroundings increases the entropy in the surroundings. The total of entropy changes for the substances in the reaction and the surroundings is positive, and the reaction is product-favoured.

When hydrogen and oxygen react to form water, the entropy of the products is less than that of the reactants. Offsetting this decrease in entropy, however, is the increase in entropy of the surroundings owing to the heat transferred to it by the exothermic reaction. Again because of the overall increase in entropy, the combustion of hydrogen is product-favoured.

Kinetic considerations

Chemical reactions commonly need an initial input of energy to begin the process. Although the combustion of wood, paper, or methane is an exothermic process, a burning match or a spark is needed to initiate this reaction. The energy supplied by a match arises from an exothermic chemical reaction that is itself initiated by the frictional heat generated by rubbing the match on a suitable surface.

In some reactions, the energy to initiate a reaction can be provided by light. Numerous reactions in Earth’s atmosphere are photochemical, or light-driven, reactions initiated by solar radiation. One example is the transformation of ozone (O3) into oxygen (O2) in the troposphere. The absorption of ultraviolet light (hν) from the Sun to initiate this reaction prevents potentially harmful high-energy radiation from reaching Earth’s surface.

ozone chemistry
ozone chemistrySchematic view of ozone chemistry in a pure oxygen environment. Ultraviolet light is represented by hν.Encyclopædia Britannica, Inc.

For a reaction to occur, it is not sufficient that it be energetically product-favoured. The reaction must also occur at an observable rate. Several factors influence reaction rates, including the concentrations of reactants, the temperature, and the presence of catalysts. The concentration affects the rate at which reacting molecules collide, a prerequisite for any reaction. Temperature is influential because reactions occur only if collisions between reactant molecules are sufficiently energetic. The proportion of molecules with sufficient energy to react is related to the temperature. Catalysts affect rates by providing a lower energy pathway by which a reaction can occur. Among common catalysts are precious metal compounds used in automotive exhaust systems that accelerate the breakdown of pollutants such as nitrogen dioxide into harmless nitrogen and oxygen. A wide array of biochemical catalysts are also known, including chlorophyll in plants (which facilitates the reaction by which atmospheric carbon dioxide is converted to complex organic molecules such as glucose) and many biochemical catalysts called enzymes. The enzyme pepsin, for example, assists in the breakup of large protein molecules during digestion.

Classifying chemical reactions

Chemists classify reactions in a number of ways: (a) by the type of product, (b) by the types of reactants, (c) by reaction outcome, and (d) by reaction mechanism. Often, a given reaction can be placed in two or even three categories.

Classification by type of product

Gas-forming reactions

Many reactions produce a gas such as carbon dioxidehydrogen sulfide (H2S), ammonia (NH3), or sulfur dioxide (SO2). An example of a gas-forming reaction is that which occurs when a metal carbonate such as calcium carbonate (CaCO3, the chief component of limestoneseashells, and marble) is mixed with hydrochloric acid (HCl) to produce carbon dioxide.CaCO3(s) + 2 HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O (l)In this equation, the symbol (aq) signifies that a compound is in an aqueous, or water, solution.

Cake-batter rising is caused by a gas-forming reaction between an acid and baking soda, sodium hydrogen carbonate (sodium bicarbonate, NaHCO3). Tartaric acid (C4H6O6), an acid found in many foods, is often the acidic reactant.C4H6O6(aq) + NaHCO3(aq) → NaC4H5O6(aq) + H2O (l) + CO2(g)In this equation, NaC4H5O6 is sodium tartrate.

bread dough rising
bread dough risingBread dough rising, a gas-forming reaction between tartaric acid and baking soda.© Mara Zemgaliete/Fotolia

Most baking powders contain both tartaric acid and sodium hydrogen carbonate, which are kept apart by using starch as a filler. When baking powder is mixed into the moist batter, the acid and sodium hydrogen carbonate dissolve slightly, which allows them to come into contact and react. Carbon dioxide is produced, and the batter rises.

Precipitation reactions

Formation of an insoluble compound will sometimes occur when a solution containing a particular cation (a positively charged ion) is mixed with another solution containing a particular anion (a negatively charged ion). The solid that separates is called a precipitate.

precipitation reaction
precipitation reactionThe precipitation of lead(II) iodide (plumbous iodide) results in the formation of solid yellow matter.© GGW/Fotolia

Compounds having anions such as sulfide (S2−), hydroxide (OH), carbonate (CO32−), and phosphate (PO43−) are often insoluble in water. A precipitate will form if a solution containing one of these anions is added to a solution containing a metal cation such as Fe2+, Cu2+, or Al3+.Fe2+(aq) + 2 OH(aq) → Fe(OH)2(s)Al3+(aq) + PO43−(aq) → AlPO4(s)Minerals are water-insoluble compounds. Precipitation reactions in nature can account for mineral formation in many cases, such as with undersea vents called “black smokers” that form metal sulfides.READ MORE ON THIS TOPICliquid: Effects of chemical interactionsIn many cases the properties of a mixture are determined primarily by forces that are more properly classified as chemical rather than as…

Classification by types of reactants

Two types of reactions involve transfer of a charged species. Oxidation-reduction reactions occur with electron transfer between reagents. In contrast, reactions of acids with bases in water involve proton (H+) transfer from an acid to a base.00:1303:45https://imasdk.googleapis.com/js/core/bridge3.487.0_en.html#goog_696696059https://imasdk.googleapis.com/js/core/bridge3.487.0_en.html#goog_696696060https://imasdk.googleapis.com/js/core/bridge3.487.0_en.html#goog_696696061

Oxidation-reduction reactions

Oxidation-reduction (redox) reactions involve the transfer of one or more electrons from a reducing agent to an oxidizing agent. This has the effect of reducing the real or apparent electric charge on an atom in the substance being reduced and of increasing the real or apparent electric charge on an atom in the substance being oxidized. Simple redox reactions include the reactions of an element with oxygen. For example, magnesium burns in oxygen to form magnesium oxide (MgO). The product is an ionic compound, made up of Mg2+ and O2− ions. The reaction occurs with each magnesium atom giving up two electrons and being oxidized and each oxygen atom accepting two electrons and being reduced.

Another common redox reaction is one step in the rusting of iron in damp air.2Fe(s) + 2H2O(l) + O2(g) → 2Fe(OH)2(s)Here iron metal is oxidized to iron dihydroxide (Fe(OH)2); elemental oxygen (O2) is the oxidizing agent.

Redox reactions are the source of the energy of batteries. The electric current generated by a battery arises because electrons are transferred from a reducing agent to an oxidizing agent through the external circuitry. In a common dry cell and in alkaline batteries, two electrons per zinc atom are transferred to the oxidizing agent, thereby converting zinc metal to the Zn2+ ion. In dry-cell batteries, which are often used in flashlights, the electrons given up by zinc are taken up by ammonium ions (NH4+) present in the battery as ammonium chloride (NH4Cl). In alkaline batteries, which are used in calculators and watches, the electrons are transferred to a metal oxide such as silver oxide (AgO), which is reduced to silver metal in the process.

Acid-base reactions

Acids and bases are important compounds in the natural world, so their chemistry is central to any discussion of chemical reactions. There are several theories of acid-base behaviour.

The Arrhenius theory

The Arrhenius theory, named after Swedish physicist Svante August Arrhenius, views an acid as a substance that increases the concentration of the hydronium ion (H3O+) in an aqueous solution and a base as a substance that increases the hydroxide ion (OH) concentration. Well-known acids include hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H2SO4), nitric acid (HNO3), and acetic acid (CH3COOH). Bases includes such common substances as caustic soda (sodium hydroxide, NaOH) and slaked lime (calcium hydroxide, Ca(OH)2). Another common base is ammonia (NH3), which reacts with water to give a basic solution according to the following balanced equation.NH3(aq) + H2O(l) → NH4+(aq) + OH(aq)(This reaction occurs to a very small extent; the hydroxide ion concentration is small but measurable.)

A large number of natural bases are known, including morphinecocainenicotine, and caffeine; many synthetic drugs are also bases. All of these contain a nitrogen atom bonded to three other groups, and all behave similarly to ammonia in that they can react with water to give a solution containing the hydroxide ion.

Amino acids, a very important class of compounds, are able to function both as acids and as bases. Amino acid molecules contain both acidic (―COOH) and basic (―NH2) sites. In an aqueous solution, amino acids exist in both the molecular form and the so-called « zwitterionic » form, H3N + CH2CO2. In this structure the nitrogen atom bears a positive charge, and the oxygen atom of the acid group bears a negative charge.

According to the Arrhenius theory, acid-base reactions involve the combination of the hydrogen ion (H+) and the hydroxide ion to form water. An example is the reaction of aqueous solutions of sodium hydroxide and hydrochloric acid.HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O (l)

chemical reaction

Print Cite Share MoreBY John C. Kotz | See All Contributors | View Edit History


FAST FACTS2-Min SummaryRelated ContentcombustionSee all mediaKey People: Antoine LavoisierClaude-Louis BertholletWilhelm OstwaldHenry-Louis Le ChatelierSir Derek H.R. BartonRelated Topics: acid–base reactionreaction mechanismoxidation-reduction reactionion-exchange reactionphotochemical reaction(Show more)See all facts and data →TOP QUESTIONS

What are the basics of chemical reactions?

What happens to chemical bonds when a chemical reaction takes place?

How are chemical reactions classified?

chemical reaction, a process in which one or more substances, the reactants, are converted to one or more different substances, the products. Substances are either chemical elements or compounds. A chemical reaction rearranges the constituent atoms of the reactants to create different substances as products.

Chemical reactions are an integral part of technology, of culture, and indeed of life itself. Burning fuels, smelting iron, making glass and pottery, brewing beer, and making wine and cheese are among many examples of activities incorporating chemical reactions that have been known and used for thousands of years. Chemical reactions abound in the geology of Earth, in the atmosphere and oceans, and in a vast array of complicated processes that occur in all living systems.

Chemical reactions must be distinguished from physical changes. Physical changes include changes of state, such as ice melting to water and water evaporating to vapour. If a physical change occurs, the physical properties of a substance will change, but its chemical identity will remain the same. No matter what its physical state, water (H2O) is the same compound, with each molecule composed of two atoms of hydrogen and one atom of oxygen. However, if water, as ice, liquid, or vapour, encounters sodium metal (Na), the atoms will be redistributed to give the new substances molecular hydrogen (H2) and sodium hydroxide (NaOH). By this, we know that a chemical change or reaction has occurred.

melting ice
melting iceMelting ice, Lower Purgatory Falls, on a tributary of the Souhegan River between Mont Vernon and Lyndeborough, New Hampshire. Ice melting is a physical change and not a chemical reaction.Wayne Dionne/© New Hampshire Division of Travel and Tourism Development

Historical overview

The concept of a chemical reaction dates back about 250 years. It had its origins in early experiments that classified substances as elements and compounds and in theories that explained these processes. Development of the concept of a chemical reaction had a primary role in defining the science of chemistry as it is known today.Get a Britannica Premium subscription and gain access to exclusive content.Subscribe Now

The first substantive studies in this area were on gases. The identification of oxygen in the 18th century by Swedish chemist Carl Wilhelm Scheele and English clergyman Joseph Priestley had particular significance. The influence of French chemist Antoine-Laurent Lavoisier was especially notable, in that his insights confirmed the importance of quantitative measurements of chemical processes. In his book Traité élémentaire de chimie (1789; Elementary Treatise on Chemistry), Lavoisier identified 33 “elements”—substances not broken down into simpler entities. Among his many discoveries, Lavoisier accurately measured the weight gained when elements were oxidized, and he ascribed the result to the combining of the element with oxygen. The concept of chemical reactions involving the combination of elements clearly emerged from his writing, and his approach led others to pursue experimental chemistry as a quantitative science.

The other occurrence of historical significance concerning chemical reactions was the development of atomic theory. For this, much credit goes to English chemist John Dalton, who postulated his atomic theory early in the 19th century. Dalton maintained that matter is composed of small, indivisible particles, that the particles, or atoms, of each element were unique, and that chemical reactions were involved in rearranging atoms to form new substances. This view of chemical reactions accurately defines the current subject. Dalton’s theory provided a basis for understanding the results of earlier experimentalists, including the law of conservation of matter (matter is neither created nor destroyed) and the law of constant composition (all samples of a substance have identical elemental compositions).

Thus, experiment and theory, the two cornerstones of chemical science in the modern world, together defined the concept of chemical reactions. Today experimental chemistry provides innumerable examples, and theoretical chemistry allows an understanding of their meaning.

Basic concepts of chemical reactions

Synthesis

When making a new substance from other substances, chemists say either that they carry out a synthesis or that they synthesize the new material. Reactants are converted to products, and the process is symbolized by a chemical equation. For example, iron (Fe) and sulfur (S) combine to form iron sulfide (FeS).Fe(s) + S(s) → FeS(s)The plus sign indicates that iron reacts with sulfur. The arrow signifies that the reaction “forms” or “yields” iron sulfide, the product. The state of matter of reactants and products is designated with the symbols (s) for solids, (l) for liquids, and (g) for gases.

The conservation of matter

Learn how chemical reactions are balanced through the metaphor of making change
Learn how chemical reactions are balanced through the metaphor of making changeTwo people making change for five dollars as a representation of how matter is conserved in a chemical reaction.Encyclopædia Britannica, Inc.See all videos for this article

In reactions under normal laboratory conditions, matter is neither created nor destroyed, and elements are not transformed into other elements. Therefore, equations depicting reactions must be balanced; that is, the same number of atoms of each kind must appear on opposite sides of the equation. The balanced equation for the iron-sulfur reaction shows that one iron atom can react with one sulfur atom to give one formula unit of iron sulfide.

Chemists ordinarily work with weighable quantities of elements and compounds. For example, in the iron-sulfur equation the symbol Fe represents 55.845 grams of iron, S represents 32.066 grams of sulfur, and FeS represents 87.911 grams of iron sulfide. Because matter is not created or destroyed in a chemical reaction, the total mass of reactants is the same as the total mass of products. If some other amount of iron is used, say, one-tenth as much (5.585 grams), only one-tenth as much sulfur can be consumed (3.207 grams), and only one-tenth as much iron sulfide is produced (8.791 grams). If 32.066 grams of sulfur were initially present with 5.585 grams of iron, then 28.859 grams of sulfur would be left over when the reaction was complete.

The reaction of methane (CH4, a major component of natural gas) with molecular oxygen (O2) to produce carbon dioxide (CO2) and water can be depicted by the chemical equationCH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)Here another feature of chemical equations appears. The number 2 preceding O2 and H2O is a stoichiometric factor. (The number 1 preceding CH4 and CO2 is implied.) This indicates that one molecule of methane reacts with two molecules of oxygen to produce one molecule of carbon dioxide and two molecules of water. The equation is balanced because the same number of atoms of each element appears on both sides of the equation (here one carbon, four hydrogen, and four oxygen atoms). Analogously with the iron-sulfur example, we can say that 16 grams of methane and 64 grams of oxygen will produce 44 grams of carbon dioxide and 36 grams of water. That is, 80 grams of reactants will lead to 80 grams of products.

The ratio of reactants and products in a chemical reaction is called chemical stoichiometry. Stoichiometry depends on the fact that matter is conserved in chemical processes, and calculations giving mass relationships are based on the concept of the mole. One mole of any element or compound contains the same number of atoms or molecules, respectively, as one mole of any other element or compound. By international agreement, one mole of the most common isotope of carbon (carbon-12) has a mass of exactly 12 grams (this is called the molar mass) and represents 6.022140857 × 1023 atoms (Avogadro’s number). One mole of iron contains 55.847 grams; one mole of methane contains 16.043 grams; one mole of molecular oxygen is equivalent to 31.999 grams; and one mole of water is 18.015 grams. Each of these masses represents 6.022140857 × 1023 molecules.

Energy considerations

Energy plays a key role in chemical processes. According to the modern view of chemical reactions, bonds between atoms in the reactants must be broken, and the atoms or pieces of molecules are reassembled into products by forming new bonds. Energy is absorbed to break bonds, and energy is evolved as bonds are made. In some reactions the energy required to break bonds is larger than the energy evolved on making new bonds, and the net result is the absorption of energy. Such a reaction is said to be endothermic if the energy is in the form of heat. The opposite of endothermic is exothermic; in an exothermic reaction, energy as heat is evolved. The more general terms exoergic (energy evolved) and endoergic (energy required) are used when forms of energy other than heat are involved.

A great many common reactions are exothermic. The formation of compounds from the constituent elements is almost always exothermic. Formation of water from molecular hydrogen and oxygen and the formation of a metal oxide such as calcium oxide (CaO) from calcium metal and oxygen gas are examples. Among widely recognizable exothermic reactions is the combustion of fuels (such as the reaction of methane with oxygen mentioned previously).BRITANNICA QUIZ13 True-or-False Questions from Britannica’s Easiest Science QuizzesSometimes we here at Britannica hear that our quizzes are too hard. Not true! Here are 13 true-and-false questions from our easiest ones about science. You’ll ace this.

The formation of slaked lime (calcium hydroxide, Ca(OH)2) when water is added to lime (CaO) is exothermic.CaO(s) + H2O (l) → Ca(OH)2(s)This reaction occurs when water is added to dry portland cement to make concrete, and heat evolution of energy as heat is evident because the mixture becomes warm.

Not all reactions are exothermic (or exoergic). A few compounds, such as nitric oxide (NO) and hydrazine (N2H4), require energy input when they are formed from the elements. The decomposition of limestone (CaCO3) to make lime (CaO) is also an endothermic process; it is necessary to heat limestone to a high temperature for this reaction to occur.CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)The decomposition of water into its elements by the process of electrolysis is another endoergic process. Electrical energy is used rather than heat energy to carry out this reaction.2 H2O(g) → 2 H2(g) + O2(g)Generally, evolution of heat in a reaction favours the conversion of reactants to products. However, entropy is important in determining the favourability of a reaction. Entropy is a measure of the number of ways in which energy can be distributed in any system. Entropy accounts for the fact that not all energy available in a process can be manipulated to do work.

A chemical reaction will favour the formation of products if the sum of the changes in entropy for the reaction system and its surroundings is positive. An example is burning wood. Wood has a low entropy. When wood burns, it produces ash as well as the high-entropy substances carbon dioxide gas and water vapour. The entropy of the reacting system increases during combustion. Just as important, the heat energy transferred by the combustion to its surroundings increases the entropy in the surroundings. The total of entropy changes for the substances in the reaction and the surroundings is positive, and the reaction is product-favoured.

When hydrogen and oxygen react to form water, the entropy of the products is less than that of the reactants. Offsetting this decrease in entropy, however, is the increase in entropy of the surroundings owing to the heat transferred to it by the exothermic reaction. Again because of the overall increase in entropy, the combustion of hydrogen is product-favoured.

Kinetic considerations

Chemical reactions commonly need an initial input of energy to begin the process. Although the combustion of wood, paper, or methane is an exothermic process, a burning match or a spark is needed to initiate this reaction. The energy supplied by a match arises from an exothermic chemical reaction that is itself initiated by the frictional heat generated by rubbing the match on a suitable surface.

In some reactions, the energy to initiate a reaction can be provided by light. Numerous reactions in Earth’s atmosphere are photochemical, or light-driven, reactions initiated by solar radiation. One example is the transformation of ozone (O3) into oxygen (O2) in the troposphere. The absorption of ultraviolet light (hν) from the Sun to initiate this reaction prevents potentially harmful high-energy radiation from reaching Earth’s surface.

ozone chemistry
ozone chemistrySchematic view of ozone chemistry in a pure oxygen environment. Ultraviolet light is represented by hν.Encyclopædia Britannica, Inc.

For a reaction to occur, it is not sufficient that it be energetically product-favoured. The reaction must also occur at an observable rate. Several factors influence reaction rates, including the concentrations of reactants, the temperature, and the presence of catalysts. The concentration affects the rate at which reacting molecules collide, a prerequisite for any reaction. Temperature is influential because reactions occur only if collisions between reactant molecules are sufficiently energetic. The proportion of molecules with sufficient energy to react is related to the temperature. Catalysts affect rates by providing a lower energy pathway by which a reaction can occur. Among common catalysts are precious metal compounds used in automotive exhaust systems that accelerate the breakdown of pollutants such as nitrogen dioxide into harmless nitrogen and oxygen. A wide array of biochemical catalysts are also known, including chlorophyll in plants (which facilitates the reaction by which atmospheric carbon dioxide is converted to complex organic molecules such as glucose) and many biochemical catalysts called enzymes. The enzyme pepsin, for example, assists in the breakup of large protein molecules during digestion.

Classifying chemical reactions

Chemists classify reactions in a number of ways: (a) by the type of product, (b) by the types of reactants, (c) by reaction outcome, and (d) by reaction mechanism. Often, a given reaction can be placed in two or even three categories.

Classification by type of product

Gas-forming reactions

Many reactions produce a gas such as carbon dioxidehydrogen sulfide (H2S), ammonia (NH3), or sulfur dioxide (SO2). An example of a gas-forming reaction is that which occurs when a metal carbonate such as calcium carbonate (CaCO3, the chief component of limestoneseashells, and marble) is mixed with hydrochloric acid (HCl) to produce carbon dioxide.CaCO3(s) + 2 HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O (l)In this equation, the symbol (aq) signifies that a compound is in an aqueous, or water, solution.

Cake-batter rising is caused by a gas-forming reaction between an acid and baking soda, sodium hydrogen carbonate (sodium bicarbonate, NaHCO3). Tartaric acid (C4H6O6), an acid found in many foods, is often the acidic reactant.C4H6O6(aq) + NaHCO3(aq) → NaC4H5O6(aq) + H2O (l) + CO2(g)In this equation, NaC4H5O6 is sodium tartrate.

bread dough rising
bread dough risingBread dough rising, a gas-forming reaction between tartaric acid and baking soda.© Mara Zemgaliete/Fotolia

Most baking powders contain both tartaric acid and sodium hydrogen carbonate, which are kept apart by using starch as a filler. When baking powder is mixed into the moist batter, the acid and sodium hydrogen carbonate dissolve slightly, which allows them to come into contact and react. Carbon dioxide is produced, and the batter rises.

Precipitation reactions

Formation of an insoluble compound will sometimes occur when a solution containing a particular cation (a positively charged ion) is mixed with another solution containing a particular anion (a negatively charged ion). The solid that separates is called a precipitate.

precipitation reaction
precipitation reactionThe precipitation of lead(II) iodide (plumbous iodide) results in the formation of solid yellow matter.© GGW/Fotolia

Compounds having anions such as sulfide (S2−), hydroxide (OH), carbonate (CO32−), and phosphate (PO43−) are often insoluble in water. A precipitate will form if a solution containing one of these anions is added to a solution containing a metal cation such as Fe2+, Cu2+, or Al3+.Fe2+(aq) + 2 OH(aq) → Fe(OH)2(s)Al3+(aq) + PO43−(aq) → AlPO4(s)Minerals are water-insoluble compounds. Precipitation reactions in nature can account for mineral formation in many cases, such as with undersea vents called “black smokers” that form metal sulfides.READ MORE ON THIS TOPICliquid: Effects of chemical interactionsIn many cases the properties of a mixture are determined primarily by forces that are more properly classified as chemical rather than as…

Classification by types of reactants

Two types of reactions involve transfer of a charged species. Oxidation-reduction reactions occur with electron transfer between reagents. In contrast, reactions of acids with bases in water involve proton (H+) transfer from an acid to a base.00:1303:45https://imasdk.googleapis.com/js/core/bridge3.487.0_en.html#goog_696696059https://imasdk.googleapis.com/js/core/bridge3.487.0_en.html#goog_696696060https://imasdk.googleapis.com/js/core/bridge3.487.0_en.html#goog_696696061

Oxidation-reduction reactions

Oxidation-reduction (redox) reactions involve the transfer of one or more electrons from a reducing agent to an oxidizing agent. This has the effect of reducing the real or apparent electric charge on an atom in the substance being reduced and of increasing the real or apparent electric charge on an atom in the substance being oxidized. Simple redox reactions include the reactions of an element with oxygen. For example, magnesium burns in oxygen to form magnesium oxide (MgO). The product is an ionic compound, made up of Mg2+ and O2− ions. The reaction occurs with each magnesium atom giving up two electrons and being oxidized and each oxygen atom accepting two electrons and being reduced.

Another common redox reaction is one step in the rusting of iron in damp air.2Fe(s) + 2H2O(l) + O2(g) → 2Fe(OH)2(s)Here iron metal is oxidized to iron dihydroxide (Fe(OH)2); elemental oxygen (O2) is the oxidizing agent.

Redox reactions are the source of the energy of batteries. The electric current generated by a battery arises because electrons are transferred from a reducing agent to an oxidizing agent through the external circuitry. In a common dry cell and in alkaline batteries, two electrons per zinc atom are transferred to the oxidizing agent, thereby converting zinc metal to the Zn2+ ion. In dry-cell batteries, which are often used in flashlights, the electrons given up by zinc are taken up by ammonium ions (NH4+) present in the battery as ammonium chloride (NH4Cl). In alkaline batteries, which are used in calculators and watches, the electrons are transferred to a metal oxide such as silver oxide (AgO), which is reduced to silver metal in the process.

Acid-base reactions

Acids and bases are important compounds in the natural world, so their chemistry is central to any discussion of chemical reactions. There are several theories of acid-base behaviour.

The Arrhenius theory

The Arrhenius theory, named after Swedish physicist Svante August Arrhenius, views an acid as a substance that increases the concentration of the hydronium ion (H3O+) in an aqueous solution and a base as a substance that increases the hydroxide ion (OH) concentration. Well-known acids include hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H2SO4), nitric acid (HNO3), and acetic acid (CH3COOH). Bases includes such common substances as caustic soda (sodium hydroxide, NaOH) and slaked lime (calcium hydroxide, Ca(OH)2). Another common base is ammonia (NH3), which reacts with water to give a basic solution according to the following balanced equation.NH3(aq) + H2O(l) → NH4+(aq) + OH(aq)(This reaction occurs to a very small extent; the hydroxide ion concentration is small but measurable.)

A large number of natural bases are known, including morphinecocainenicotine, and caffeine; many synthetic drugs are also bases. All of these contain a nitrogen atom bonded to three other groups, and all behave similarly to ammonia in that they can react with water to give a solution containing the hydroxide ion.

Amino acids, a very important class of compounds, are able to function both as acids and as bases. Amino acid molecules contain both acidic (―COOH) and basic (―NH2) sites. In an aqueous solution, amino acids exist in both the molecular form and the so-called « zwitterionic » form, H3N + CH2CO2. In this structure the nitrogen atom bears a positive charge, and the oxygen atom of the acid group bears a negative charge.

According to the Arrhenius theory, acid-base reactions involve the combination of the hydrogen ion (H+) and the hydroxide ion to form water. An example is the reaction of aqueous solutions of sodium hydroxide and hydrochloric acid.HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O (l)

Publié par zeggaoui el mostafa

professeur agrégé de physique et chimie ; militant pour l'apprentissage et la diffusion de la culture scientifique en général , physique chimique essentiellement , ainsi que , je contribue à développer un projet d'apprentissage scientifique à distance , en aidant les élèves en publiant un ensemble de leçons et des exercices de physique chimique , du cycle secondaire qualifiant marocain

6 commentaires sur « Les grandes classes de réactions chimiques »

  1. Lors d’une transformation chimique, il y a consommation de reactifs et formation de produits, qui sont de nature tout à fait différente. Dans un changement d’état physique, la nature des corps reste inchangé, seule l’état physique change
    La transformation chimique fait intervenir les électrons, par contre la transformation physique fait intervenir le noyau

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  2. La chimie est une science de la nature expérimentale qui étudie la composition de la matière et ses transformations. La chimie s’intéresse ainsi aux éléments qui constituent la matière (atomes, ions, etc.), à leurs propriétés et aux liaisons chimiques qui peuvent se créer entre eux.

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