Transformations physiques et chimiques Effets thermiques

Seconde Santé 3
2013_2014
Activité S-3.4 : Transformations physiques et chimiques
Effets thermiques
Objectifs :
- Comprendre la différence entre une transformation chimique et
physique
- Ecrire l’équation d’une réaction chimique avec nombres
stoechiométriques corrects.
Capacités travaillées :
- Extraire des informations
- Observer et interpréter
1ère Situation : « Des bulles sur une plaie ?! » : Cas d’une TRANSFORMATION CHIMIQUE
L’eau oxygénée est souvent utilisée pour désinfecter les plaies superficielles. Lorsqu’on l’applique sur la plaie
des bulles apparaissent et une sensation de chaud se fait sentir. Il s’agit d’une transformation chimique.
Merlin, élève de seconde, propose une expérience pour vérifier qu’il s’agit bien d’une transformation chimique, et
pour mettre en évidence les effets thermiques, ici, cette sensation de chaud.
Il dispose de l’information suivante :
En présence d’ions fer III, contenus dans une protéine du sang, l’eau oxygénée est instable, il se produit un
dégagement gazeux. Ce gaz formé peut être identifié avec une bûchette incandescente (voir p 309 du livre).

Schéma de l’expérience qu’il réalise:
Expérience réalisée dans la salle de classe où T = 22 °C
Solution d’eau oxygénée
Formule chimique : H O
2
2
solution jaune pâle de
chlorure de fer III
3+ (Fe ; 3Cl )

- apparition de bulles :
- coloration vert pâle de la solution :
- tube à essai chaud
Observations et identification des produits formés :
- La bûchette incandescente se ravive : il y a donc présence de ………………………………
- La température a augmenté
- Après avoir réalisé un test d’identification avec de la soude, il peut conclure que la coloration vert pâle de la
solution est une solution de chlorure de fer II : ( Fe2+ ; 2Cl-)
INFO 1 : Les ions chlorure ne réagissent pas. On dit que ce sont des ions spectateurs. Ils sont présents
initialement et dans l’état final mais leur concentration n’évolue pas.

Etat et évolution d’un système chimique
INFO 2 :
- Un système chimique est un mélange d’espèces chimiques.
- Une transformation chimique est la transformation d’un système chimique au cours de laquelle de nouvelles
espèces chimiques apparaissent. On dit que le système chimique évolue.
-
Décrire le plus précisément possible le système chimique et son évolution :
Etat initial du système
Etat final du système
TRANSFORMATION CHIMIQUE
T = …………….
P = …………….
…………………………
…………………………
…………………………
…………………………
…………………………
………………………..
T …………………..
P = ………………..
……………………………
……………………………
……………………………
……………………………
……………………………
………………………….
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
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Ecriture de l’équation d’une réaction chimique :
INFO 3 : Seules les formules chimiques des réactifs et des produits apparaissent dans l’équation de la
réaction chimique:
Réactifs  Produits
- Les réactifs sont les espèces chimiques qui disparaissent au cours de la transformation chimique
- Les produits sont les espèces chimiques qui apparaissent au cours de la transformation chimique.
INFO 4 : Au cours d’une transformation chimique il y a conservation du nombre d’atomes de chaque élément
chimique (mais pas conservation des molécules) et conservation des charges électriques. Il faut donc ajuster les
coefficients stœchiométriques placés DEVANT chaque espèce chimique.
1) Dans la transformation chimique étudiée, quels sont les réactifs, les produits et les espèces chimiques qui
n’évoluent pas ?
2) Donner leurs formules chimiques.
3) Ecrire alors l’équation de réaction chimique qui a lieu dans la situation 1 en vous aidant de l’info 4.

Effets thermiques d’une transformation chimique
INFO 5 :
- Une transformation chimique qui libère de l’énergie thermique (chaleur) est dite : EXOTHERMIQUE
- Une transformation chimique qui absorbe de l’énergie thermique (la température finale du système chimique
diminue) est dite : ENDOTHERMIQUE
- Une transformation chimique pour laquelle la température n’évolue pas est dite : ATHERMIQUE
-
Comment qualifier la transformation chimique qui a lieu dans la situation 1. Justifier.
Pour s’entraîner :
1) Equilibrer les équations de réactions déjà rencontrées
Cu2+(aq) +
OH-(aq)
Cu2+(aq) +
Fe(s)
Cu(OH)2(s)
En lien avec le test à l’eau de chaux :
CO2(g) + Ca2+(aq) + OH-(aq)
Cu(OH)2(s)
Cu(s) +
CuO(s) +
Fe 2+(aq)
H2O(l)
CaCO3(s) +
H2O(l)
2) Le méthane CH4, constituant principal du gaz naturel, est très souvent utilisé pour chauffer les gymnases et
les salles de sport. Suivant la quantité de dioxygène disponible, la combustion peut être complète ou
incomplète ce qui dans ce cas peut s’avérer très dangereux car un des produits qui se dégagent est toxique.
Les produits peuvent être donc :
a. du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau.
b. du monoxyde de carbone (CO) et de l’eau
c. du carbone (C) et de l’eau.
Ecrire les équations des trois réactions conduisant à ces différents produits.
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ème
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Situation : « Cas d’ une entorse ! » : Cas d’une TRANSFORMATION PHYSIQUE
Le froid peut être utilisé en secourisme, particulièrement en milieu sportif. Les poches
« de froid » contiennent un solide ionique et de l'eau séparés par une paroi interne.
Lorsque cette paroi est rompue, le solide ionique et l’eau sont en contact et il se créé
une sensation de froid.Il s’agit d’une transformation physique.
La dissolution d’un solide dans l’eau s’accompagne-t-elle toujours d’un tel
effet ?
Merlin réalise une expérience afin de pouvoir répondre à la question posée.
INFO 1:
Une transformation physique est une transformation au cours de laquelle aucune nouvelle espèce chimique
n’est formée.
Exemples : vaporisation de l’eau pure : les molécules d’eau changent d’état, elles passent de l’état liquide à
l’état gazeux.
INFO 2:
Exemple de solide ionique : le chlorure de sodium (sel de table), dont la formule chimique est NaCl.

Protocole de l’expérience :
Pour chacun des trois solides ioniques du tableau ci‐dessous:
Verser environ 5 mL d’eau du robinet dans un tube à essai puis y plonger le thermomètre
Attendre que la température soit stabilisée et relever la température initiale Ti.
Ajouter une pointe de spatule d’un des solides ioniques et, sans sortir le thermomètre, agiter doucement pour
que la dissolution soit totale.
- Noter la température finale Tf atteinte par la solution
-

Observations:
Solide ionique
Ti (°C)
Tf (°C)
Evolution de la
température
Effet thermique
NH4NO3(s)
25 °C
20 °C
Diminution
CaCl2(s)
25 °C
28 °C
Augmentation
NaCl(s)
25 °C
25 °C
Constante
Absorption de chaleur
Dégagement de chaleur
Aucun
1) En vous aidant des observations de Merlin, répondre à la question posée dans la situation 2.
2) Expliquer la sensation de froid ressentie lorsqu’on utilise les poches « de froid ».
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ème
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Situation : « La sueur, l’amie des sportifs ». Cas d’une autre TRANSFORMATION CHIMIQUE
Si après une course à pied on garde sur soi un vêtement
mouillé par la sueur,
une sensation de froid est
ressentie même en restant dans une pièce dont la
température est constante. Cette sensation est accrue si
on reste dans un courant d’air.
Merlin propose une expérience pour mettre en évidence
ce phénomène physique au laboratoire.

-
Placer un coton imbibé d’eau (qui simule le vêtement mouillé) sur un thermomètre (qui simule le corps
humain)
L’approcher d’un ventilateur (qui simule le courant d’air).
Observer l’évolution de la température.
-

-
Protocole et dessin de l’expérience :
Observations:
La température chute : elle passe de 19 °C à 11 °C
1) Quelle est le nom de la transformation physique responsable de la sensation de froid ressentie après avoir
transpiré ?
2) Pourquoi cette transformation est-elle qualifiée de « physique » et non pas de « chimique » ?
3) Cette transformation absorbe-t-elle ou produit-elle de la chaleur ?
4) Expliquer alors la sensation de froid ressentie lorsqu’on porte des vêtements mouillés par la sueur et que l’on
est dans un courant d’air.
5) Quel est le rôle de la transpiration pour l’organisme ?

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