Réaction chimique

Une réaction chimique est une recombinaison d'atomes qui crée des produits avec de nouvelles identités chimiques. Les réactions chimiques alimentent la vie et fournissent la plupart de l'énergie utilisée par la société énergivore d'aujourd'hui. Les humains utilisent un nombre incalculable de réactions chimiques pour rendre la société moderne possible; par exemple, pour fabriquer des produits et préparer des aliments. Les réactions chimiques sont souvent accompagnées de la libération ou de l'absorption d'énergie, ou de l'émission ou de l'absorption de lumière. Les réactions chimiques réorganisent les atomes en nouvelles molécules, mais aucun nouvel atome n'est créé ou détruit.

Types de réaction courants

La plupart des réactions chimiques se présentent sous l'une des quatre formes suivantes:

• A + B —> AB (composition)
• AB —> A + B (décomposition)
• AB + C —> AC + B (remplacement unique)
• AB + CD —> AD + CB (remplacement double)

Énergie des réactions

Les réactions chimiques fournissent un moyen d'obtenir de l'énergie primaire des combustibles (et des combustibles primaires, comme le charbon, le pétrole et le gaz naturel, et des combustibles secondaires, comme l'hydrogène moléculaire et l'essence). Lorsque les produits chimiques réagissent, les liaisons chimiques sont rompues et ensuite restructurées. Quand les liaisons chimiques se rompent, l'énergie est absorbée (il faut de l'énergie pour rompre une liaison chimique). En se recombinant en nouvelles molécules, les atomes dégagent de l'énergie (à partir des liaisons chimiques qui se forment). Quand on obtient de l'énergie à partir d'un combustible, plus d'énergie est émise par les nouvelles molécules en formation que par la rupture des liaisons.

C'est pourquoi les hydrocarbures doivent être portés à une certaine température avant de se combiner avec l'oxygène en combustion. L'énergie libérée d'un hydrocarbure en combustion entraînera une réaction chimique similaire dans une autre molécule. Il s'agit donc d'une réaction chimique en chaîne. Des technologies telles que les moteurs thermiques ont été mises au point pour extraire ainsi de l'énergie des réactions chimiques. Il y aura toujours des molécules sortant de ces réactions dans un état plus faible en énergie. Les deux les plus courantes sont le dioxyde de carbone et l'eau.

Les piles à combustible obtiennent également de l'énergie des réactions chimiques, mais d'une autre nature.

Énergie chimique

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Les réactions chimiques impliquent une force électrique, qui est une attraction entre les atomes. Les réactions chimiques produisent moins d'énergie que les réactions nucléaires, car ces dernières impliquent une force forte, ou une interaction entre les nucléons, les protons et les neutrons dans un noyau.

L'énergie chimique est l'énergie libérée lors de la rupture des liaisons entre les atomes d'une molécule. Comme ces liaisons sont relativement faibles par rapport à la force forte, il est facile d'en obtenir de l'énergie (fournir une étincelle à l'essence, et elle s'enflammera). De même, la rupture des liens d'une plus grande force forte produit beaucoup plus d'énergie, mais elle est plus difficile à obtenir. Par comparaison, l'uranium est un million de fois plus fort en densité énergétique que l'essence, car son énergie est libérée par la rupture du noyau.

Simulation

L'Université du Colorado nous a gracieusement permis d'utiliser la simulation PhET suivante. Explorez cette simulation ci-dessous pour voir comment les différents éléments chimiques se recombinent pour former de nouvelles molécules.

En savoir plus

Pour en savoir plus sur les réactions chimiques, veuillez consulter UC Davis's chem wiki et hyperphysics.