réaction chimique

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Présentation

réaction chimique, processus par lequel une ou plusieurs substances — les réactifs — sont transformées en d’autres composés chimiques, les produits de la réaction. Les produits obtenus à partir de réactifs donnés dépendent des conditions dans lesquelles la réaction chimique est mise en œuvre.

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Caractéristiques

Les réactions chimiques peuvent être provoquées par simple contact entre les réactifs ; certaines sont amorcées par la chaleur, d’autres par exposition à une source lumineuse ou électrique. Elles sont totales, ou quantitatives, lorsqu’elles se déroulent jusqu’à disparition d’au moins l’un des réactifs, équilibrées dans le cas contraire : on aboutit alors à un équilibre entre les réactifs restants et les produits formés. Une réaction est réversible lorsque les produits formés peuvent réagir entre eux pour redonner les réactifs. Si une réaction chimique se produit dans les deux sens (des réactifs aux produits et de ces derniers aux réactifs), on obtient un équilibre chimique en fin de réaction : une réaction réversible est souvent équilibrée.

Certaines réactions sont irréversibles : les produits ne peuvent réagir entre eux pour former les réactifs. Un processus est homogène si toutes les substances intervenant dans la réaction (réactifs, produits et éventuellement catalyseur) sont dans un même état physique (solide, liquide ou gazeux) ; elle est hétérogène dans le cas contraire.

Pour savoir si une réaction est thermodynamiquement possible, c’est-à-dire si, à priori, les réactifs mis en présence peuvent réagir entre eux, on détermine l’enthalpie libre de la réaction ΔG. La réaction peut avoir lieu si et seulement si ΔG < 0. Cependant, la réaction peut être trop lente et on ne pourra alors pas l’observer.

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Équation-bilan

La réaction est résumée par son équation-bilan, qui indique la formule chimique des réactifs (A₁, A₂,…) et des produits (A’₁, A’₂,…), ainsi que les coefficients stœchiométriques (g₁, g₂,…, g’₁, g’₂,…), qui précisent les proportions dans lesquelles réagissent les composés de départ et celles dans lesquelles se forment les produits :

g1A1 + g2A2 + … ⇄ g’1A’1 + g’2A’2 + …

Au cours d’une réaction, il y a conservation de la masse totale mise en jeu, du nombre de moles de chaque type d’atomes et de la charge électrique totale.

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Constante d’équilibre

Lorsque l’on écrit l’équation-bilan d’une réaction, on peut considérer à priori qu’il s’agit d’un processus réversible, indiqué par la double flèche, qui correspond aux deux sens possibles de la réaction. Pour la réaction ci-dessus, on définit la constante d’équilibre K_éq, qui donne une indication sur l’état d’avancement de la réaction à l’équilibre. Lorsque la réaction se produit en solution, on a :

avec [X] la concentration de l’espèce X en solution.

Si les composés impliqués dans la réaction sont à l’état gazeux, on a :

Une réaction est généralement considérée comme totale, ou plutôt quantitative, lorsque K_éq est supérieur à 10⁴.