Incompréhension sur les réactions chimiques

[Seiter2468]

Bonjour à tous je me permet de venir poser une question sur ce forum de science au sujet d’une incompréhension sur la prédiction des réactions chimiques

Je me suis intéressé à des réaction chimiques simples (combustion, oxydation du fer, respiration, photosynthèse) et je ne comprend pas quelque chose au sujet de la prédiction des réactions.

Lors de la combustion d’un alcane avec du dioxygène la réaction aboutira à de la libération d’énergie de CO2 et d’H2O

Lors de la combustion du dihydrogène avec du dioxygène la réaction aboutira à de la libération d’énergie et d’H2O

à part pour la photosynthèses où des molécules simples réagissent pour donner des molécules plus grosses et plus complexes (du glucose pour être polymérisé et donner de la cellulose) les réactions que j’ai cité donnent des molécules petites (CO2, H2O)

Ma question est pourquoi les molécules simples présentes à l’état naturel (N2, SiO2, CO2, H2O, CH4) sans mécanismes vivants pour les fabriquer (comme les molécules organiques à base de carbones grosses avec des chaînes de carbones comme les sucres ou les lipides) sont elle simples et petites*?

Exemple pour comprendre la question

Pourquoi spontanément avec les lois de l’énergie les molécules de CH4 de N2 d’O2 d’H2O dans l’atmosphère ne réagissent pas spontanément ensembles pour donner des molécules plus grosses comme des alcanes des alcools ou des grosses molécules à chaînes de carbones avec des groupements oxydés ou azotés, Pourquoi les réactions dans la natures ne donnent que des molécules petites (à part certains cristaux et minéraux) du point de vue des lois des forces et de l’énergie*?
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[KrtekLaTaupe]

(Je ne suis pas du tout chimiste...)

Une question de « barrière énergétique » / énergie d'activation ?

https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A...t_%C3%A9nergie

[Seiter2468]

Merci beaucoup pour cette réponse et pour le liens

Maintenant j’ai une autres question par rapport à l’énergie et l’enthalpie de réaction

Si on prend pour exemple la rouille du fer, l’oxydation du fer en oxyde de fer est spontané pas besoin d’apport en énergie comme la combustion par exemple où il faut apporter une énergie initial sous la forme par exemple d’une étincelle pour provoquer une réaction en chaîne qu’est la combustion. Comme la réaction d’oxydation du fer est spontané j’imagine que la barrière d’énergie n’existe pas est que le seuil quand les éléments ne sont plus lié est plus bas que le seuil que quand le fer est encore présent à l’état pur et que le dioxygène est encore en l’état c’est bien cela pour la rouille*du fer pur ?

Merci encore

[KrtekLaTaupe]

Il me semble que toute réaction chimique nécessite une énergie d’activation.


Rates, mechanisms, and energies

https://en.wikipedia.org/wiki/Redox#...,_and_energies

[A voir en vidéo sur Futura]

[Seiter2468]

Bonjour et merci pour ces réponses

Du-coup pour les liens ceci parlent de l’énergie qui est apporté aux molécules pour qu’elles se séparent et de l’énergie enthalpique dégagé lorsque les éléments chimiques sont réorganisés pour donner les nouvelles molécules.

J’ai d’autres questions à présent

Pourquoi il y a il des réactions chimiques ? Quel sont les principes et lois qui permettent de prédire quel réactif va réagir avec quel autre pour donner quel molécules et avec quel énergie avec des explication au niveau atomiques aussi ?

Pourquoi avec une étincelle, des hydrocarbures et du dioxygène les alcanes se changent ils après réaction en vapeur d’eau et en gaz carbonique ? Quel sont les règles qui permettent d’expliquer cela. Pourquoi après la combustion d’autres molécules plus grosses que du gaz carbonique et de l’eau n’apparaissent ou pourquoi il y a il tous simplement une réaction tout cours ?

Merci d’avance pour vos réponses

[KrtekLaTaupe]

Peut-être un principe de simplicité ?? (qui serait lié à une minimisation de l'énergie d'activation nécessaire ?)


(Je viens de lire ceci : « En conditions ordinaires, ce mélange d’éléments se stabiliserait en une structure cristalline plus simple » à la fin d'un article intitulé « À Hiroshima, un alliage métallique inédit découvert dans les débris de l’explosion nucléaire » - https://www.courrierinternational.co...cleaire_254731 )


Mais comme je l'ai bien précisé, je ne suis pas du tout chimiste.

[Seiter2468]

Merci beaucoup pour la réponse.

Oui j’ai lu en me renseignant que si les molécules donnés après la combustion d’un alcane ou du charbon par exemple sont de l’eau et du dioxyde de carbone c’est car les molécules à la fin sont les plus stables.

C’est car les molécules donnés sont les plus stables alors.

Merci beaucoup pour vos reponses.

[Baal149]

Bonjour,

Concernant tes premières interrogations, il y a effectivement une histoire d'énergie d'activation. L'oxydation de fer avec uniquement de l'oxygène par exemple est tellement lente qu'elle ne n'est pas humainement observé. La formation de rouille, que l'on observe au quotidien, est en réalité catalysée par de l'eau (voir l'eau salé qui catalyse encore mieux). Cette catalyse permet d'abaisser l'énergie d'activation de la réaction.
A contrario, d'autres réaction sont tellement rapide qu'elle peuvent être très violente comme par exemple l'oxydation du lithium ou du sodium métallique dans l'eau.

Pourquoi il y a il des réactions chimiques ? Quel sont les principes et lois qui permettent de prédire quel réactif va réagir avec quel autre pour donner quel molécules et avec quel énergie avec des explication au niveau atomiques aussi ?

Une fois qu'une réaction est connue, il y a deux informations qui permettent de prédire ce que deviendra un mélange de réactifs : la vitesse de réaction, qui dépend entre autre de l'énergie d'activation ; et l'enthalpie de réaction, qui permet de dire quel mélange final sera le plus stable (et donc celui qu'on doit obtenir en attendant un temps infini).
Ce que je décris est un cas simple car ça suppose que l'on connaisse toutes les réactions que l'on peut obtenir dans un mélange de composés. Dans le cas de mélange complexes, on est pas à l'abri de réactions inconnues.
Et j'en vient a l'autre partie de ta question qui est que, dans le cas d'un mélange de composés dont aucunes réactions ayant lieu entre eux n'a été identifiées, comment peut on faire pour savoir ce qui va se passer ? La science n'a pas de réponse à la question. C'est le travail des chercheurs en chimie de découvrir de nouvelles réactions (et le travail est loin d'être terminé).
Il pourrait être théoriquement possible de prédire l’issue d'un tel système grâce à la mécanique quantique (qui est à la base de la chimie) appliqué à la chimie. En pratique, la chimie quantique est trop complexe (pour le moment ?) et permet seulement de comprendre et d'expliquer après coup les réactions chimiques plutôt que d'arriver à les prédire.

Pourquoi avec une étincelle, des hydrocarbures et du dioxygène les alcanes se changent ils après réaction en vapeur d’eau et en gaz carbonique ?

Car ça correspond à l'état le plus stable du système dans les conditions données. A noter que tu décrit ici le cas idéal. Des combustions incomplète peuvent aussi se produire (et en réalité se produisent dans la plupart des combustions du quotidien). La combustion de grosses molécules passe par un nombre très important d'intermédiaires. Dit toi que pour chaque molécule d'oxygène qui réagit il y a plusieurs étapes avec plusieurs intermédiaires +/- stables ; et donc pour une réaction d'une molécule qui réagit avec 10 molécules d'oxygène, ça peut représenter un très grand nombre de réactions et d'intermédiaire possibles ; le tout avec des recombinaison possibles.
Les combustions incomplète peuvent se produire si on ne laisse pas les réactifs suffisamment longtemps en contact ou si le milieu les molécules se refroidissent (réaction en milieu ouvert où le combustible s'éloigner rapidement du centre des flammes et finit par être trop froid pour dépasser l'énergie d'activation).

Pourquoi après la combustion d’autres molécules plus grosses que du gaz carbonique et de l’eau n’apparaissent ou pourquoi il y a il tous simplement une réaction tout cours ?

Des molécules plus complexes peuvent se former (tous les être vivant en sont la preuve !). Mais souvent pour que cela se produise, il faut réunir les conditions qui vont bien (température, pression, concentration suffisantes). Les conditions terrestres (20% d'oxygène dans l'atmosphère) conduisent facilement à la formation de CO₂ et H₂O (ou tous autres oxydes suivant les atomes en présences). La formation de molécules plus complexes est une lutte quotidienne du vivant face à la chimie de base et à l'entropie qui conduisent plus facilement à n'avoir que petites molécules.

[Seiter2468]

Merci pour cette réponse.

Donc en effet si les produits donnés après les réaction sont ce qu’il sont c’est du à leur stabilité haute

J’ai une dernière requête, j’aurais besoin de sources écrites décrivant ce phénomène «*de stabilité des produits après les réactions*» à présent si quelqu’un a des article des ressources sur ce phénomène aussi.

et l'enthalpie de réaction, qui permet de dire quel mélange final sera le plus stable (et donc celui qu'on doit obtenir en attendant un temps infini).

j'ai vérifié sur internet si il s'agissait du vrais terme décrivant le phénomène de stabilité décrivant le résultats des produits obtenus après une réaction mais l'enthalpie de réaction est l’énergie absorbé ou libéré après une réaction sauf si peu être elle permet aussi de prédire les produits les plus stables qui seront donnés ?

Quel est le terme exacte de ce "phénomène de stabilité permettant de prédire les produits des reactions" en chimie si quelqu'un le connais ou le nom de la catégorie de la discipline en chimie qui étudie ce phénomène ?

Merci beaucoup pour vos réponses.

[gts2]

Quel est le terme exacte de ce "phénomène de stabilité permettant de prédire les produits des reactions" en chimie si quelqu'un le connais ou le nom de la catégorie de la discipline en chimie qui étudie ce phénomène ?

C'est la thermochimie qui est la partie de la chimie s'occupant de la "stabilité". Et le terme utile est enthalpie libre.
Mais la thermochimie est très loin de répondre à la question telle que vous la posez.