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Quel est le point commun entre allumer une bougie, digérer des aliments, se laver les mains et conduire une voiture ? Ce sont tous des types de réactions chimiques de notre vie quotidienne.
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Équipe enseignants Types de réactions chimiques
Une réaction chimique est une transformation d'un ou plusieurs éléments/composés (appelés réactifs) en un ou plusieurs éléments/composés (appelés produits). Nous illustrons cette réaction à l'aide d'une équation chimique.
Il existe plusieurs types de réactions chimiques : chacune d'entre elles possède des caractéristiques qui lui sont propres. Dans cet article, nous allons détailler les différents types de réactions chimiques et la façon de les identifier.
Il existe 4 types de réactions chimiques: la synthèse, la décomposition, la combustion et le remplacement.
Le premier type de réaction que nous allons aborder est laréaction de synthèse .
Une réaction de synthèse implique que deux éléments/composés se combinent pour former un composé singulier.
La forme générale de cette réaction est la suivante :
$$X + Y \rightarrow XY$$.
Les réactions de synthèse sont également appelées réactions de combinaison, puisque les espèces se "combinent" pour former un produit. Voici quelques exemples de réactions de synthèse :
$$2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$$$
2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$$$.
Li_2O + H_2O \righrighrow 2LiOH$$$.
La caractéristique principale d'une réaction de synthèse est qu'il n'y a toujours qu'un seul produit.
Le deuxième type de réaction chimique est appelé réaction de décomposition.
Une réaction de décomposition est une réaction au cours de laquelle un composé se divise en deux ou plusieurs éléments ou composés.
La forme générale de cette réaction est :
$$XY \rightarrow X + Y$$.
Comme les réactions de décomposition impliquent la rupture de liaisons, elles nécessitent généralement de l'énergie pour être menées à bien. La décomposition est le contraire de la synthèse. Voici quelques exemples de réactions de décomposition
$$2Al_2O_3 \rightarrow 4Al + 3O_2$$
$$Ca(OH)_2 \rightarrow CaO + H_2O$$$
$H_2SO_3 \Nfaisant référence à H_2O + SO_2$$
La caractéristique principale d'une réaction de décomposition est que tu commences avec un seul réactif et que tu termines avec 2 produits ou plus.
Le troisième type de réaction chimique est une réaction de combustion.
Une réaction de combustion se produit lorsqu'un composé ou un élément réagit avec de l'oxygène gazeux pour libérer de l'énergie (généralement sous forme de feu). Ces réactions impliquent généralement un hydrocarbure, c'est-à-dire un composé qui ne contient que du C et du H.
La réaction générale d'une réaction de combustion d'hydrocarbures est la suivante :
$$C_xH_y + O_2 \arrow aCO_2 + bH_2O$$$.
Les produits d'une réaction de combustion sont à l'état gazeux, car ces réactions sont très chaudes. Comme leur combustion peut libérer beaucoup d'énergie thermique, les hydrocarbures sont souvent utilisés comme combustibles. Le butane, par exemple, est utilisé dans les briquets. Voici d'autres exemples de réactions de combustion :
$$2C_6H_{14} + 19O_2 \rightarrow 12CO_2 + 14H_2O$$$.
$2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O$$$$$$$2H_2 + O_2$$$$$$$.
2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O
(Remarque : il s'agit de la combustion de l'hydrogène gazeux qui produit de la vapeur d'eau, et non de la synthèse de l'eau liquide. Cependant, il s'agit également d'une réaction de synthèse).
Le composant clé de ces réactions est l'oxygène gazeux. Sans lui, il ne s'agirait pas d'une réaction de combustion !
Le quatrième type de réaction chimique est la réaction de remplacement .
Une réaction de remplacement implique l'échange d'un ou plusieurs éléments entre les composés. Une réaction de remplacement simple correspond à l'échange d'un seul élément, tandis qu'une réaction de remplacement double correspond à l'échange de deux éléments. La formule générale de ces réactions est (dans l'ordre) :
$$X + YZ \rightarrow XY + Z$$$
$XY + ZA \rightarrow XA + ZY$$$
Remarque : l'ordre des éléments reste le même lorsqu'ils sont échangés, si "X" est le premier élément de "XY", il sera également le premier élément de "XA".
Les réactions de remplacement simple impliquent généralement l'échange de métaux. Le métal solitaire chasse l'autre métal parce qu'il est plus réactif.
Nous utilisons une série de réactivité pour voir si un métal peut en remplacer un autre. Une série de réactivité est un tableau qui classe les métaux en fonction de leur réactivité. Si un métal est moins réactif, il ne peut pas être échangé avec le métal du composé.
Pour les réactions de double remplacement, ce sont les cations (ions chargés positivement) qui s'échangent. Elles se produisent généralement dans une solution aqueuse (les solides ont été dissous dans l'eau). Tu trouveras ci-dessous quelques exemples de ces deux types de réactions de remplacement.
$$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2$$$
ZnCl_2 + MgSO_4 \contre-partie ZnSO_4 + MgCl_2$$$.
Li + MgCl_2 \rightarrow LiCl_2 + Mg$$ $$2KI + Pb(H_2) + H_2$$$$$ZnCl_2 + MgSO_4
2KI + Pb(NO_3)_2 \rightarrow 2KNO_3 + PbI_2$$$$$.
Un type particulier de réaction de double remplacement est appelé réaction de précipitation . Dans ce type de réaction, deux solutions aqueuses forment un solide appelé précipité et une autre solution aqueuse.
Nous déterminons quel produit sera un solide en nous basant sur les règles de solubilité. Lorsque certains ions sont combinés, ils peuvent être soit insolubles , soit solubles dans l'eau. Les composés insolubles forment un précipité. Les règles de solubilité sont nombreuses, c'est pourquoi les chimistes utilisent souvent des tableaux pratiques pour s'en souvenir !
Voici quelques exemples de réaction de précipitation :
$$Pb(NO_3)_{2\,(aq)} + 2NaI_{(aq)} \rightarrow PbI_{2\,(s)} + 2NaNO_{3\,(aq)}$$$.
Li_2CO_{3\,(aq)} + Ca(NO_3)_{2\,(aq)} + 2LiNO_{3\,(aq)} + CaCO_{3\,(s)}$$.
Pour les réactions de précipitation, un seul des produits est solide, l'autre sera aqueux.
Maintenant que nous avons abordé chacun des 4 types de réaction chimique, nous pouvons identifier le type de réaction chimique en fonction de ses principales caractéristiques. Voici un tableau qui présente ce que nous avons appris jusqu'à présent :
| Tableau des types de réactions chimiques | |||
|---|---|---|---|
| Type de réaction | Caractéristiques | Forme(s) générale(s) | Exemple(s) |
| Synthèse | Deux ou plusieurs espèces se combinent en une seule espèce | $$X + Y \rightarrow XY$$ | $$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$$$$$. |
| Décomposition | Une espèce se décompose en deux espèces ou plus | $$XY \rightarrow X + Y$$$ | $$Ca(OH)_2 \righrowarrow CaO + H_2O$$$ |
| Combustion | Une espèce réagit avec l'oxygène gazeux, ce qui libère de l'énergie. C'est typiquement le cas avec un hydrocarbure (composé CH) | $$C_xH_y + O_2 \rightarrow aCO_2 + bH_2O$$(pour les hydrocarbures uniquement) | $2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$. |
| Remplacement | Simple : Un élément est remplacé par un autre élément d'un composé différentDouble : Un élément de chaque composé est échangé entre eux | $$X + YZ \rightarrow XZ + Y\\,\text{(Single)}$$$$XY + ZA \rightarrow XA + ZY\\,\text{(Double)}$$$ | Li + MgCl_2 \rencontre LiCl_2 +Mg\,\text{(Single)}$$$2KI + Pb(NO_3)_2 \rencontre 2KNO_3 + PbI_2\,\text{(Double)}$$. |
Examinons quelques équations et voyons si nous pouvons déterminer leur type. Une autre chose importante à noter est que certaines réactions se chevauchent. Un exemple précédent est la combustion du gaz d'hydrogène, qui est également une réaction de synthèse.
$$2KClO_3 \rightarrow 2KCl + 3O_2$$$
Puisqu'une molécule est décomposée, il s'agit d'une réaction de décomposition.
$2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$$$
Cette réaction est à la fois une synthèse (parce que deux espèces sont combinées) et une réaction de combustion (parce que de l'oxygène gazeux est impliqué).
$$AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl + NaNO_3$$
Comme deux espèces sont échangées (Ag et Na), il s'agit d'une réaction de double remplacement.
Tout au long de l'introduction, nous avons parlé des différentes réactions de notre vie quotidienne. Maintenant que nous avons abordé les types de réactions chimiques, nous pouvons étiqueter ces réactions courantes :
Maintenant que nous avons abordé les caractéristiques des différentes réactions chimiques, nous pouvons commencer à apprendre à écrire des réactions chimiques. L'écriture d'une réaction chimique comporte quatre étapes principales :
Commençons par un exemple :
Dessine la réaction de décomposition de l'oxyde de nickel (III) :
1. Tout d'abord, nous devons déterminer le type de réaction. L'expression clé ici est "se décomposer", ce qui signifie que nous avons une réaction de décomposition.
Ensuite, nous devons déterminer nos principaux acteurs.
2. Le chiffre à côté du nickel, dans le nom "oxyde de nickel (III)", fait référence à sa charge ; cela signifie que le nickel est +3. L'oxyde (O2-) est l'anion de l'oxygène, qui a une charge de -2, notre réactif est donc Ni2O3.
3. Dans une réaction de décomposition, le composé se divise en 2 ou plusieurs substances plus simples qui sont plus stables que le réactif. Ainsi, notre composé se décomposerait en métal Ni et en O2 (O3 est très réactif/instable, tandis que O2 l'est moins).
Voici notre équation de base :
$$Ni_2O_3 \rightarrow Ni + O_2$$$.
4. Pour notre dernière étape, nous devons équilibrer cette équation. Nous avons 2 moles de Ni et 3 moles d'O à gauche, tandis qu'il y a 1 mole et 2 moles d'O à droite. Nous devons avoir une quantité égale de O des deux côtés, donc nous multiplions d'abord Ni2O3 par 2 pour obtenir :
$$2Ni_2O_3 \rightarrow Ni + O_2$$$.
Nous avons maintenant sur notre gauche 4 moles de Ni et 6 moles de O. Pour terminer l'équilibre, nous pouvons multiplier Ni par 4 et O2 par 3 pour obtenir :
$$2Ni_2O_3 \rightarrow 4Ni + 3O_2$$$.
Il est important d'examiner la formulation d'un problème, car elle peut t'aider à déterminer le type de réaction qui se produit. Des expressions comme "forme" et "crée" signifient probablement qu'une réaction de synthèse est en train de se produire, tandis que des expressions comme "brûler" et "explosion" signifient qu'une réaction de combustion est en train de se produire. Les réactions de remplacement n'ont pas vraiment de telles expressions, donc s'il n'y a pas d'expression claire, il s'agit probablement d'une réaction de remplacement !
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Lily Hulatt is a Digital Content Specialist with over three years of experience in content strategy and curriculum design. She gained her PhD in English Literature from Durham University in 2022, taught in Durham University’s English Studies Department, and has contributed to a number of publications. Lily specialises in English Literature, English Language, History, and Philosophy.
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Gabriel Freitas is an AI Engineer with a solid experience in software development, machine learning algorithms, and generative AI, including large language models’ (LLMs) applications. Graduated in Electrical Engineering at the University of São Paulo, he is currently pursuing an MSc in Computer Engineering at the University of Campinas, specializing in machine learning topics. Gabriel has a strong background in software engineering and has worked on projects involving computer vision, embedded AI, and LLM applications.
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