Réaction exothermique
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Exothermique provient du grec ancien: exo ἔξω, « hors de » et de thermos θερμός, « chaud ».
En thermodynamique, un phénomène est dit exothermique s'il produit de la chaleur. La chaleur est une forme d'énergie désordonnée. Dans une réaction chimique exothermique, l'énergie dégagée par la formation de liaisons dans les produits est supérieure à l'énergie requise pour briser les liaisons dans les réactifs.
Pendant la réaction, il est possible d'observer un transfert de chaleur entre le milieu réactionnel et son environnement. La chaleur, Q (ou énergie thermique échangée) : c'est de l'énergie en mouvement dont le transfert se fait d'un milieu chaud à un milieu de plus basse température. Dans une équation chimique, cette énergie est exprimée du côté des produits résultants. La variation d'enthalpie, ΔH, est négative[1], car l'enthalpie des produits est plus petite que l'enthalpie des réactifs.
Dans une équation chimique, il est important de retrouver les mêmes atomes dans les produits et dans les réactifs. La loi de la conservation de la matière s'applique peu importe si la réaction est exothermique ou endothermique. L'appareil utilisé pour mesurer les quantités de chaleur mises en jeu dans les réactions chimiques s'appelle calorimètre.
Cette chaleur dégagée brutalement peut contribuer à l'emballement de la réaction qui devient alors explosive. De nombreuses réactions impliquant des acides ou des bases sont exothermiques.
La réaction peut être violente. Ainsi un fragment métallique de sodium réagit violemment avec l'eau, ne s'y enfonce pas en raison de l'intense dégagement de gaz hydrogène (inflammable) accompagné de la formation de soude caustique (hydroxyde de sodium) et d'un fort dégagement de chaleur qui peut enflammer l'hydrogène (expérience dangereuse).
Plus une réaction est exothermique plus elle produit des substances énergétiquement stables par rapport aux réactifs. L'oxygène et l'hydrogène réagissent spontanément pour former de l'eau (réaction exothermique). Par contre, la réaction inverse, c'est-à-dire transformer l'eau en hydrogène et en oxygène requiert une certaine quantité de chaleur (endothermique).
Certaines réactions exothermiques, sans être explosives, peuvent s'entretenir d'elles-mêmes dès qu'elles ont été déclenchées (l'élévation de température favorisant la vitesse de la réaction).
- C'est le cas de la fermentation sous l'action de levures (voir figure).
- C'est le cas aussi de la réduction de l'oxyde de fer par l'aluminium métallique (aluminothermie), utilisée par les chemins de fer du monde entier pour effectuer la soudure des rails sur le terrain. La chaleur dégagée est telle que la température dépasse plus de 2 000 °C et que le fer obtenu se trouve à l'état liquide ce qui fait fondre le bout des deux rails, assurant ainsi une soudure parfaite[2],[3].
Références
- (en) « exothermic reaction », IUPAC, Compendium of Chemical Terminology [« Gold Book »], Oxford, Blackwell Scientific Publications, 1997, version corrigée en ligne : (2019-), 2e éd. (ISBN 0-9678550-9-8)
- Daniel L. Reger, Scott R. Goode et Edward E. Merser, Chimie des solutions, Édition Étude Vivante, 1991.
- Steven S. Zumdahl et Susan A. Zumdahl, Chimie Générale, 3e édition, Édition CEC Inc., 2007.
Wikitionnaire: Exo et Thermos
