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La réactivité chimique d’une substance
La réactivité chimique d’une substance est sa capacité à réagir sous l’effet d’une source d’énergie (comme la chaleur ou la lumière) ou du contact avec d’autres substances.
Qu’estre qui fait qu’un gaz est plus ou moins réactif, ou plus ou moins stable?
Qu’estre qui fait qu’un gaz est plus ou moins réactif, ou plus ou moins stable?
Examinons les deux principaux facteurs de plus près.
* La réactivité chimique dépend de la tendance à gagner ou à perdre des élec-trons, combinée à la force d’attraction qui existe entre le noyau et ses électrons de valence. La FIGURE 3.1 montre que le gaz le plus réactif est le fluor.
La réactivité d’une substance dépend également du bilan énergétique de la réaction à laquelle elle prend part. Ce bilan énergétique correspond à la somme algébrique entre l’énergie absorbée lors du bris des liaisons et l’énergie dégagée lors de la formation des nouvelles liaisons (voir la section 4.3).
L’identification d’un gaz
L’identification d’un gaz
Dans certains cas, il est possible de reconnaître un gaz à sa façon de réagir chimiquement. Par exemple, si un gaz brouille l’eau de chaux, il est fort probable qu’il s’agit de dioxyde de carbone. L’ANNEXE 5, Les propriétés de quelques substances courantes, présente différentes propriétés chimiques qui peuvent aider à identifier un gaz.
L’utilisation d’un gaz
L’utilisation d’un gaz
On exploite les propriétés chimiques des gaz dans plusieurs applications (voir l’ANNEXE 5). Par exemple, le méthane, principal constituant du gaz naturel, est un excellent combustible. Il constitue la plus propre des sources d’énergie fossile, même si, en brûlant, il dégage une certaine quantité de dioxyde de car-bone, un gaz à effet de serre.
La manipulation d’un gaz
La manipulation d’un gaz
Sous l’effet de la chaleur, la pression des gaz aug. mente. Lorsqu’lls sont confinés dans un espace dos, il arrive que leur contenant ne puisse pas supporter l’augmentation de la pression interne et qu’une explosion survienne. En plus de ce phéno mène physique, il peut y avoir risque d’incendie, selon l’inflammabilité du gaz (sa capacité à brûler).
Les contenants de gaz comprimés portent générale. ment des symboles qui mettent en garde les utilisateurs contre ces dangers.
La protection contre la toxicité d’un gaz
Tous les gaz inhalés, qu’ils soient toxiques ou non, peuvent causer la suffocation et l’asphyxie s’ils prennent la place du dioxygène. Certains gaz, comme le monoxyde de carbone, sont de véritables poisons. Même à de faibles concentrations, ils peuvent causer une intoxication, et parfois la mort.
On peut prévenir ces risques en utilisant des détec teurs ou des masques de protection
Les gaz nobles
Les gaz nobles
En raison de leur configuration électronique, les gaz nobles (voir la dernière colonne du tableau périodique) sont des éléments très stables chimiquement. Comme leur dernière couche électronique est saturée (voir l’exemple du néon à la FIGURE 3.6), ils n’ont pas tendance à perdre ou à gagner des électrons pour former un lien chimique avec d’autres atomes.
C’est pour cette raison qu’on les trouve sous forme d’éléments simples dans la nature.
Les gaz comburants
Les gaz comburants
Un canturant est une substance qui cause la combustion, Plusieurs comburants sont gazeux aux conditions ambiantes. On appelle également ces substances des oxydants, puisqu’elles causent l’oxydation.
Le comburant le plus répandu sur la Terre est le dioxygène gazeux (O2). En effet, il constitue environ 21 % de l’atmosphère terrestre. Il favorise le maintien de la vie en participant à la respiration cellulaire. est aussi responsable du fonctionnement de plusieurs application comme les automobile et de l’oxydation, l’ozone, diflorure,dichlore
L’ozone (O3),
L’ozone (O3), qui constitue une forme très réactive de l’oxygène, est aussi un comburant. C’est un gaz bleu pale, à l’odeur légèrement piquante, qui est très toxique.
C’est un oxydant puissant utilisé notamment pour désinfecter l’eau ou comme agent de blanchiment. Dans la troposphère, il est à l’origine du smog. Dans la stratosphère, il contribue à protéger la surface terrestre des rayons ultraviolets du Soleil.
Le difluor et le dichlore sont des comburants de la famille des halogènes (voir l’avant-dernière colonne du tableau pério-dique).
Le fluor est
Le fluor est l’élément chimique le plus réactif (voir la FIGURE 3.1 et la FIGURE 3.9). Le fluor se conserve très difficilement puisqu’il possède même la capacité d’attaquer le verre et plusieurs métaux. Étant donné sa grande réactivité chimique, ce gaz a peu d’applications. On utilise plutôt les composés du fluor, comme les fluorures (sels de fluor) qu’on trouve dans le dentifrice, ou le polytétrafluoroéthylène, un polymère contenant du fluor et composant le téflon.
Le difluor et le dichlore sont des comburants de la famille des halogènes Le dichlore est
Le dichlore est un gaz jaune vert très toxique, ayant une odeur suffocante. Il est également très réactif, comme le montre la FIGURE 3.10. C’est pourquoi on le trouve principalement sous forme de composés, comme le chlorure de sodium (sel de table). Il arrive parfois qu’en mélangeant certains produits de nettoyage, comme l’eau de Javel (hypochlorite de sodium, NaOCI), avec un acide ou un nettoyant à base d’ammoniac, il y ait dégagement de dichlore gazeux, ce qui peut s’avérer très dangereux.
Les gaz combustibles
Les gaz combustibles
Un combustible est une substance inflammable qui a la capacité de brû-Ier en présence d’un comburant tout en dégageant une grande quantité d’énergie. Une combustion nécessite donc la présence d’un comburant, d’un combustible et une certaine température d’ignition,methane,propane,butane,hydrogene
Le dihydrogène est aussi un excellent combustible. DEf
Le dihydrogène est aussi un excellent com-bustible. Toutefois, on ne le trouve presque pas à l’état gazeux dans l’atmosphère ter. restre. En effet, il s’en échappe facilement, car il est très léger (c’est le gaz qui a la plus petite masse molaire, soit 2,02 g/mol). De plus, il est très réactif: l’hydrogène a la capacité de réagir autant avec les métaux qu’avec les non-métaux, mais il réagit particulièrement en présence de dioxygène.
Pour qu’il soit disponible, il faut donc l’extraire à l’aide de moyens chimiques.
Le dihydrogène est utilisé notamment comme carburant pour alimenter les moteurs des fusées. On a fondé beaucoup d’espoir
5 kJ
sur l’avènement du dihydrogène comme combustible propre, car il a l’avantage de ne
Is
produire que de l’eau lors de sa combustion.
Le diazote
Le diazote
Le diazote est le principale constituant de l’atmosphère. Il représente en effet 78% de sa composition. L azote est aussi un élément essentiel à la vie, car il entre dans la fabrication de l ADN et des protéines. Toutefois, la majorité des organismes vivants ne peuvent pas absorber directement le diazote de l’air.
Le diazote est une molecule tres stable, constituée de deux atomes d’azote
La grande stabilite chimique du diazote peut être exploitee dans les applications qui nécessitent un milieu inerte. Par exemple, pour empecher l’oxydation des aliments, on les entrepose dans des contenants remplis uniquement de diazote.
Toutetois, il est possible de taire reagir le diazote a haute température et haute pression. Par exemple, dans le moteur d’une automobile, une petite quantite de diazote se transforme en oxydes d’azote.
L’hélium est un gaz inerte. Même s’il n’est pas toxique pour l’être humain, il peut
causer sa mort. Expliquez pourquoi.
L’hélium est un gaz inerte. Même s’il n’est pas toxique pour l’être humain, il peut
causer sa mort. Expliquez pourquoi.
En prenant la place du dioxygène dans l’organisme, l’hélium inhalé peut causer la suffocation
et l’asphyxie.
Une bouteille contenant du diazote gazeux ne porte pas le symbole correspondant
à une matière inflammable et combustible. Est-ce normal? Expliquez votre réponse.
Une bouteille contenant du diazote gazeux ne porte pas le symbole correspondant
à une matière inflammable et combustible. Est-ce normal? Expliquez votre réponse.
Oui, c’est normal, puisque le diazote n’est pas un gaz inflammable.
Lorsqu’on brûle des substances provenant des organismes vivants, quels sont
les effets sur l’environnement? Expliquez votre réponse.
Lorsqu’on brûle des substances provenant des organismes vivants, quels sont
les effets sur l’environnement? Expliquez votre réponse.
Lorsqu’on brûle des substances provenant des organismes vivants, il y a production de dioxyde
de carbone, qui est un gaz à effet de serre.
Pourquoi le dihydrogène est-il considéré comme un combustible propre?
Pourquoi le dihydrogène est-il considéré comme un combustible propre?
Parce que la combustion du dihydrogène ne produit que de l’eau.
Pour chacune des propriétés énumérées ci-dessous, indiquez s’il s’agit d’une
propriété physique ou d’une propriété chimique des gaz et expliquez pourquoi.
a) L’ammoniac forme une fumée blanche en présence de chlorure d’hydrogène.
b) Le point d’ébullition du diazote est de 2196 °C.
c) Le dichlore rallume un tison incandescent.
d) Une bouteille qui contient de l’hélium peut exploser sous l’effet de la chaleur.
e) Le dichlore a une odeur suffocante.
f) Le contact du méthane avec une flamme peut provoquer une explosion.
a) L’ammoniac forme une fumée blanche en présence de chlorure d’hydrogène.
C’est une propriété chimique, puisque les deux substances réagissent ensemble pour former
une fumée blanche (un précipité).
b) Le point d’ébullition du diazote est de 2196 °C.
C’est une propriété physique, puisque l’ébullition est un changement physique.
c) Le dichlore rallume un tison incandescent.
C’est une propriété chimique, puisque le dégagement de lumière indique qu’il y a une
transformation chimique.
d) Une bouteille qui contient de l’hélium peut exploser sous l’effet de la chaleur.
C’est une propriété physique, puisque l’hélium est très peu réactif. Une explosion serait donc
provoquée par une augmentation de la pression, qui représente un changement physique.
Reproduction interdite
e) Le dichlore a une odeur suffocante.
C’est une propriété physique, puisqu’elle ne suppose pas de transformation de la matière.
f) Le contact du méthane avec une flamme peut provoquer une explosion.
C’est une propriété chimique, puisque le méthane est un combustible, donc l’explosion
indiquerait qu’il brûle.
Pour chacun des énoncés suivants, indiquez un gaz qui pourrait être approprié.
a) On cherche un combustible qui pourrait alimenter un appareil portatif.
b) On cherche un gaz qui peut assurer une combustion.
c) On cherche un gaz qui offre un milieu inerte. .
d) On cherche un combustible qui ne produit pas de gaz à effet de serre.
e) On cherche un gaz qui entre dans la fabrication de l’ADN,
mais que seules quelques bactéries peuvent fixer.
a) On cherche un combustible qui pourrait alimenter un appareil portatif.Butane, propane, méthane.
b) On cherche un gaz qui peut assurer une combustion. Dioxygène, dichlore.
c) On cherche un gaz qui offre un milieu inerte. Diazote, argon, hélium.
d) On cherche un combustible qui ne produit pas de gaz à effet de serre. Dihydrogène.
e) On cherche un gaz qui entre dans la fabrication de l’ADN,
mais que seules quelques bactéries peuvent fixer. Diazote.
Cette image montre les principaux constituants
d’une ampoule incandescente.
Pourquoi met-on un gaz noble plutôt que de l’air
dans les ampoules incandescentes? Expliquez
votre réponse en vous appuyant sur les propriétés
chimiques des gaz.
L’air contient du dioxygène, un excellent comburant, ce qui pourrait causer une combustion à
l’intérieur de l’ampoule. Au contraire, les gaz nobles sont très peu réactifs. Ils offrent donc un milieu
inerte.
Décrivez les propriétés chimiques qui ont conduit au choix du gaz utilisé dans
chacune des applications suivantes.
a) Dans les sacs de croustilles, on injecte du diazote.
b) Dans certaines serres, on augmente l’apport en dioxyde de carbone.
c) Le traitement à l’ozone est une nouvelle technique de blanchiment du papier.
Décrivez les propriétés chimiques qui ont conduit au choix du gaz utilisé dans
chacune des applications suivantes.
a) Dans les sacs de croustilles, on injecte du diazote.
Le diazote est un gaz peu réactif, ce qui permet aux croustilles de se conserver plus longtemps.
b) Dans certaines serres, on augmente l’apport en dioxyde de carbone.
Le dioxyde de carbone est un réactif de la photosynthèse, ce qui favorise la croissance des plantes.
c) Le traitement à l’ozone est une nouvelle technique de blanchiment du papier.
L’ozone est un excellent comburant (oxydant), ce qui lui permet de blanchir le papier.
Il est possible de remplacer les combustibles fossiles par des biocarburants comme l’éthanol (C2H5OH), produit à partir du maïs. Quel volume de dioxygène est consommé lorsque 30 ml de dioxyde de carbone sont produits lors de la combustion d’une quantité suffisante d’éthanol?
С2 H5 OH+ 3 O2 =2 CO2 +3 H2O
С2 H5 OH+ 3 O2 =2 CO2 +3 H2O
3 O2=3 mol , ?
2 CO2 = 2mol, 30 ml
produit croisé
3x30 / 2 x?
= 45 ml
Le volume de dioxygêne consomme est de 45 ml.
Quel sera le volume de dioxyde de carbone produit si on fait brûler complètement
20,00 g d’éthanol, à TAPN?
С2 H5 OH+ 3 O2 =2 CO2 +3 H2O
С2 H5 OH+ 3 O2 =2 CO2 +3 H2O
Calcul du nombre de moles de
C2 H5 0H = 0,4340 mol
Calcul du nombre de moles de CO2 par stœchiométrie
1 mol de C2 H5 OH = 2 mol de CO2
0,4340 mol de C2 H5 OH =? mol de CO2
= 0,8680 mol de CO2
Calcul du volume de CO2 à TAPN
24,5 L => 1 mol
? L -> 0,8680 mol
24,5 L × 0,8680 / 1 mol
= 21,3 L
La réaction de 20,00 g d’éthanol produit 21,3 L
de dioxyde de carbone
