créer une molécule d'eau (niveau lycée)

[cosmoff]

Bonjour à tous,

Quand j'étais au lycée, je me souviens que mon prof avait mis de l'hydrogène dans une éprouvette retournée. En y insérant une flamme, une petite explosion se produit et on y a vu des gouttelettes d'eau se former sur les parois de l'éprouvette.

Avec la relation 2H2 + O2 = 2H2O, l'eau se forme naturellement si il y a de l'hydrogene et de l'oxygene. Or quand je repense a cette expérience, il a fallu ajouté une certaine énergie (d'ou la présence de la flamme) pour créer les molécules d'eau.
Donc il manque une information à la formule du genre : 2H2 + O2 + E1 = 2H2O + E2
Avec E1 l'energie necessaire pour créer les molécules d'eau, et E2 qui représente l'énergie cinétique de la molécule d'eau une fois qu'elle s'est formé par exemple. Oui c'est pas du tout homogene ma formule mais c'est pour expliquer mon probleme de compréhension. J'ai peut etre mal compris l'expérience. Peut etre que l'eau se forme naturellement et que la flamme accélère le processus ?

Je sais que certaines molécules se forment à condition de fournir une certaine énergie, mais ca remonte tellement loin tout ca que je pense que je mélange un peu tout.

Merci d'avance pour vos éclaircissements
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[Baal149]

Bonjour,

Si tu t'es arrêté au lycée, c'est normal que tu n'es pas eu toute l'information concernant les énergies dans une réaction (ou alors ça devait être juste survolé).
Ici tu as deux aspects :
- Le côté thermodynamique : les réactions libèrent de l'énergie dans le milieu (réaction exothermique) ou absorbe de l'énergie dans le milieu (réaction endothermique). Ici, et comme pour toute combustion, la réaction est (fortement) exothermique (ça chauffe, beaucoup). L'énergie libérée est ce que tu appelles E2.
- Le coté cinétique (vitesse de réaction) : l'hydrogène en contact de l'air ne réagit pas tel quel avec l'oxygène, les liaisons chimiques impliqués sont trop stables (cinétiquement) pour ça. Il faut au préalable soit activer la réaction en atteignant une température d'activation ou avec une flamme ; soit activer la réaction avec un catalyseur qui va affaiblir une des liaisons (ici ça sera la liaison H-H) et faciliter ainsi la réaction ; soit par un rayonnement qui va casser une liaison. Dans le cas de ta réaction, une petite quantité d'énergie suffit car la réaction est très exothermique et l'énergie alors libérée par la réaction de quelques molécules va permettre d’activer la réaction des molécules suivantes (et ce très rapidement). C'est pour ça que, quand un mélange d'oxygène et d'hydrogène (ou n'importe quel gaz combustible) s'enflamme, une explosion se produit.
NB : certains composés n'ont pas besoin d'énergie d'activation (à température ambiante) pour s'enflammer (par exemple les métaux alcalins comme le sodium).

[cosmoff]

Merci beaucoup pour ta réponse tres complete Baal149. Y'a t'il un moyen de pouvoir calculer cette énergie d'activation ? c'est plus de la physique quantique, de la thermo, de la chimie ?

[Baal149]

Ça se mesure en utilisant notamment la loi d'Arrhenius : https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_d'Arrhenius

Cette loi est empirique. Mais elle est liée à des états de transitions entre réactifs et produits. Ces états de transitions peuvent être modélisés par la mécanique quantique. Et on peut donc déduire l'énergie d'activation à partir de modèles. En pratique, les modèles ont tendances à être calibrés pour correspondre aux observations (la mécanique quantique n'est pas assez au point pour permettre de faire des prédictions fiables).

[A voir en vidéo sur Futura]

[cosmoff]

merci beaucoup de tes réponses.