Introduction :

L'odeur de la nourriture cuite ou la vue de la fumée de feu est une preuve d'une réaction chimique. Alors que certains signes de réactions chimiques ne sont pas toujours clairs, il existe des indicateurs qui confirment leur occurrence. Les phénomènes chimiques font partie intégrante de notre vie quotidienne, avec des réactions chimiques se produisant constamment autour de nous. La capacité de reconnaître ces réactions est essentielle pour comprendre le monde dans lequel nous vivons. Dans cet article, nous discuterons de la Loi de la Conservation de la Masse.

Changements Physiques et Chimiques :

La Loi de la Conservation de la Masse s'applique à deux types de changements : les changements physiques et les changements chimiques. Les changements physiques n'affectent que les propriétés physiques de la matière, telles que le volume, la forme et l'état (solide, liquide ou gazeux). Par exemple, lorsque l'eau gèle, son état physique passe de liquide à solide, mais elle reste de l'eau. En revanche, les changements chimiques résultent de la formation d'une substance aux propriétés différentes de la substance originale. La rouille sur les produits en fer est un exemple de changement chimique, tout comme le précipité solide formé en mélangeant deux substances liquides comme le nitrate d'argent et le chlorure de sodium. Le processus qui produit un changement chimique est appelé réaction chimique.

Distinguer entre les changements physiques et chimiques peut être illustré à l'aide d'une feuille de papier pliée. Plier le papier change sa taille et sa forme, un changement physique, tandis que brûler le papier entraîne un changement chimique car il produit une nouvelle substance. La Figure 2 de l'article illustre ce concept.

Équations Chimiques :

L'expression des équations chimiques implique l'identification des réactifs, les substances subissant la réaction, et les produits, les substances formées en conséquence. Les réactifs sont écrits à droite de la flèche, séparés par un signe plus (+), tandis que les produits sont écrits à gauche de la flèche, également séparés par un signe plus. La flèche entre eux représente les changements qui surviennent pendant la réaction chimique. La lecture de l'équation est indiquée par le mot "produit."

Utilisation des Mots :

Les équations chimiques peuvent être écrites en utilisant les noms des substances réactives et des produits. L'équation verbale pour la réaction entre le vinaigre et le bicarbonate de soude peut être exprimée comme acide acétique + hydrogénocarbonate de sodium donne acétate de sodium + eau + dioxyde de carbone.

Utilisation des Noms Chimiques :

Les produits chimiques ménagers courants, tels que le vinaigre et le bicarbonate de soude, ont des noms chimiques tels que acide acétique et hydrogénocarbonate de sodium. Les noms chimiques sont souvent utilisés dans les équations chimiques au lieu des noms courants. L'équation chimique de la réaction peut être écrite comme suit :

Utilisation des Formules Chimiques :

Les équations chimiques peuvent être écrites de manière plus concise en utilisant les formules chimiques. La formule chimique de l'acide acétique est CH₃COOH et celle de l'hydrogénocarbonate de sodium est NaHCO₃. L'équation chimique devient :

Indices :

Les indices, écrits en bas à droite des atomes, indiquent le nombre d'atomes de chaque élément dans un composé. Par exemple, le "2" dans CO₂ signifie qu'une molécule de dioxyde de carbone contient deux atomes d'oxygène. Si aucun nombre n'est écrit à côté d'un élément, cela signifie qu'il y a seulement un atome de cet élément dans le composé.

Cette traduction couvre les principaux concepts discutés dans le texte original en arabe sur la Loi de la Conservation de la Masse, les changements physiques et chimiques, les équations chimiques et l'utilisation de mots, de noms chimiques et de formules pour exprimer les réactions chimiques.

Conservation de la Masse :

Que se passe-t-il aux atomes des substances réactives lorsqu'elles se transforment en d'autres substances (produits) ? Selon la loi de conservation de la masse, la masse des substances résultantes doit être égale à la masse des substances réactives (ou entrantes) dans la réaction chimique. Cette loi a été formulée par le chimiste français Antoine Lavoisier (1743-1794), l'un des premiers chimistes modernes qui utilisait la logique et les méthodes scientifiques pour étudier les réactions chimiques. Lavoisier a démontré à travers ses expériences que rien n'est créé ni détruit dans les réactions chimiques sauf par la volonté de Dieu.

Il a expliqué que les réactions chimiques ressemblent étroitement à des équations mathématiques dans lesquelles le côté droit est égal au côté gauche. De même, dans une équation chimique, le nombre et le type d'atomes des deux côtés de l'équation sont égaux. Chaque atome dans les réactifs apparaît également dans les produits, comme illustré dans la figure. Les atomes ne sont ni créés ni détruits dans les réactions chimiques ; ils sont plutôt réarrangés.

Équilibrage des Équations Chimiques :

Lorsque vous écrivez une équation chimique pour une réaction, vous ne devez pas négliger la loi de conservation de la masse. Regardez à nouveau la Figure 4, qui montre que les nombres d'atomes de carbone, d'oxygène, d'hydrogène et de sodium des deux côtés de la flèche sont égaux. Cela signifie que l'équation est équilibrée et que la loi de conservation de la masse a été appliquée.

Cependant, toutes les équations ne peuvent pas être équilibrées aussi facilement. Considérez, par exemple, l'argent noir formé dans la réaction de l'argent avec le sulfure d'hydrogène dans l'air (sulfure d'hydrogène). L'équation non équilibrée est la suivante :

Ag+H2S →Ag2S + H2

Si vous calculez le nombre d'atomes pour chaque élément dans les réactifs et les produits, vous constaterez que le nombre d'atomes d'hydrogène et de soufre est égal des deux côtés. Cependant, il y a un atome d'argent dans les réactifs, tandis qu'il y en a deux dans les produits. Cela ne peut pas être correct car, dans une réaction chimique, un atome d'argent ne peut pas être créé à partir de rien. Par conséquent, la loi de conservation de la masse n'est pas correctement représentée dans cette équation ! Placez le nombre 2 devant l'atome d'argent dans les réactifs et vérifiez l'équilibre de l'équation en calculant le nombre d'atomes pour chaque élément.

2Ag+H2S →Ag2S+H2

L'équation est maintenant équilibrée, avec un nombre égal d'atomes d'argent des deux côtés de la flèche. Rappelez-vous que lors de l'équilibrage d'une équation chimique, des coefficients sont placés devant les formules, comme c'est le cas pour l'atome d'argent. Ces coefficients ne doivent pas changer les indices à droite des atomes dans la formule du composé chimique ; les changer modifie le type de composé.

Énergie dans les Réactions Chimiques :

Les réactions chimiques libèrent souvent ou absorbent de l'énergie. Dans l'énergie libérée par une flamme de soudure, par exemple, lorsque l'hydrogène et l'oxygène se réunissent pour produire de l'eau, l'équation est la suivante :

2H2 + O2 → 2H2O + énergie 

Libération d'Énergie :

D'où provient cette énergie ? Pour répondre à cette question, considérez les liaisons chimiques qui se brisent ou se forment lorsque les atomes gagnent, perdent ou partagent des électrons. Dans de telles réactions, les liaisons dans les réactifs se brisent pour former de nouvelles liaisons dans les produits. Dans les réactions qui libèrent de l'énergie, les produits sont plus stables que les réactifs, et leurs liaisons ont une énergie plus basse que les liaisons dans les réactifs. L'excès d'énergie est libéré sous différentes formes, y compris la lumière, le son et la chaleur.

De nombreux types de réactions libèrent de la chaleur, comme la combustion, où une substance se combine avec de l'oxygène pour produire de la chaleur, de la lumière, du dioxyde de carbone et de l'eau.

Libération Rapide :

L'énergie est libérée rapidement parfois, comme on le voit dans un briquet à charbon, où un liquide se combine avec l'oxygène dans l'air, produisant suffisamment de chaleur pour allumer le charbon en quelques minutes.

Libération Lente :

Il existe des matériaux qui se combinent également avec l'oxygène mais libèrent de la chaleur lentement, la rendant invisible ou imperceptible. Par exemple, lorsque le fer réagit avec l'oxygène dans l'air pour former de la rouille, la chaleur est libérée lentement. Cette libération lente de chaleur est utilisée dans des compresses chaudes appliquées sur certaines parties du corps pendant plusieurs heures. La Figure 7 illustre la différence entre la libération rapide et lente de chaleur.

Absorption d'Énergie :

Mais que se passe-t-il lorsque la réaction est inversée ? Dans les réactions où l'énergie est absorbée, les réactifs sont plus stables que les produits, et les liaisons entre eux ont moins d'énergie que les liaisons dans les produits.

2H2O+énergie →2H2 +O2

La réaction ci-dessus montre que l'énergie supplémentaire nécessaire pour fournir les réactifs pour former les produits peut se présenter sous forme d'électricité, comme le montre la Figure 8. L'énergie (libérée ou absorbée) accompagnant les réactions chimiques peut prendre diverses formes, notamment l'énergie électrique, lumineuse, sonore et thermique.

Lorsque l'énergie est libérée ou absorbée dans les réactions chimiques, des termes spécifiques sont utilisés pour l'indiquer. Une réaction qui absorbe de la chaleur est appelée une réaction endothermique, où la chaleur est absorbée. Inversement, une réaction exothermique libère de la chaleur. Le mot "therm" se réfère à la chaleur, comme on le voit dans le terme "thermos," un isolant thermique, et le dispositif de mesure de la température, le thermomètre.

Certaines réactions chimiques et processus physiques nécessitent de l'énergie thermique avant de se produire. Les compresses froides, par exemple, sont des exemples de processus physiques absorbant de la chaleur. La Figure 9 montre une compresse froide contenant de l'eau et du nitrate d'ammonium. Lorsque cette compresse est rompue, le nitrate d'ammonium se dissout dans l'eau, absorbant de la chaleur de l'environnement environnant (air ou peau de la personne affectée) après application de la compresse froide sur la zone blessée.

Énergie dans l'Équation Chimique :

Le mot "énergie" est écrit dans l'équation chimique avec les réactifs ou les produits. Si le mot énergie est écrit avec les substances réactives, cela indique qu'elle est un composant essentiel pour que la réaction ait lieu. Par exemple, nous avons besoin d'énergie électrique pour briser les molécules d'eau en hydrogène et en oxygène. Il est crucial de savoir que l'énergie est nécessaire pour que cette réaction ait lieu. De même, dans les réactions exothermiques qui libèrent de la chaleur, le mot "énergie" est ajouté aux produits pour indiquer la libération d'énergie. Le mot "énergie" est ajouté, par exemple, dans la réaction entre l'oxygène et le méthane lorsque la flamme du brûleur s'allume, comme le montre la Figure 10.

Conclusion :

1. Nous reconnaissons l'importance de comprendre les réactions chimiques dans notre vie quotidienne. La capacité à distinguer entre les changements physiques et chimiques nous permet de comprendre comment les réactions se produisent et forment de nouvelles substances.

2. À travers les concepts présentés sur les équations chimiques et l'utilisation des noms et des formules chimiques, nous acquérons une compréhension plus approfondie de la transformation des réactifs en nouveaux produits.

3. La loi de la conservation de la masse nous montre que rien n'est détruit ni créé dans les processus chimiques, mais plutôt, il y a une réorganisation et un changement dans la distribution des atomes. Cette compréhension nous aide à expliquer les phénomènes ordinaires et les changements que nous observons dans notre vie.

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