Phénomènes physiques et chimiques

1 Introduction

Les termes de "chimie" et précisément celui de "réaction chimique" font immédiatement penser à des changements, dont nous sommes les témoins quotidiens. Mais tous les phénomènes au cours desquels ont lieu des modifications d'aspect ne sont pas systématiquement des réactions chimiques.

2 Phénomènes physiques

Au cours d'un phénomène physique, les corps ne deviennent pas d'autres corps, même s'ils changent d'aspects. Les exemples les plus fréquents sont les changements d'état et la dissolution.

2.1 Les changements d'état

Un même corps peut, selon sa température, se présenter à l'état solide, à l'état liquide ou à l'état gazeux. Par exemple, la glace n'est que de l'eau solide, et l'eau liquide provenant de la fusion de la glace peut être vaporisée si on la chauffe suffisamment (jusqu'à 100°C en moyenne au niveau de la mer): elle devient alors de la vapeur d'eau, mais reste de l'eau.

Le diagramme suivant nomme les changements d'état:

2.2 La dissolution

Le sel de cuisine peut se présenter sous forme de minuscules grains solides, ou sous forme dissoute dans l'eau du potage que l'on désire saler. Dans les deux cas, la nature du sel de cuisine est identique: sa nature chimique n'a pas changé. Dans le cas d'une solution, la substance dissoute est le soluté, et le liquide dans lequel on dissout est le solvant. Il existe bien d'autres solvants que l'eau.

Lorsqu'une boisson gazeuse laisse échapper des bulles de gaz carbonique, le gaz préalablement dissout sous une forte pression est brutalement libérer sous forme de bulles qui, en remontant vers la surface, font mousser la boisson. Ainsi, les gaz peuvent, comme les solides et les liquides, se comporter en solutés.

3. Phénomènes chimiques

Au cours d'un phénomène chimique, les corps deviennent d'autres corps, et changent généralement d'aspect.

Les exemples montrent qu'une réaction chimique s'accompagne souvent de changements de couleur, d'état (par exemple précipitation = formation au sein d'une solution d'un solide insoluble, dégazement d'un gaz produit par la formation de bulles, condensation d'un liquide lors de la réaction entre deux gaz, etc.).

Par ailleurs, de nombreuses réactions dégagent de l'énergie, souvent sous forme de chaleur (avec élévation consécutive de la température de l'ensemble), ou, au contraire, en demande (certaines réactions abaissent la température de l'ensemble). Cette énergie peut apparaître sous forme de lumière (certaines réactions produisent une lumière violente, comme celle utilisée par les soudeurs), voire d'électricité (la production de courant électrique par une pile est le résultat d'une réaction chimique interne à la pile).

De façon générale, les substances présentes avant réaction (c'est-à-dire celles qui vont réagir ensemble) sont les réactifs, et celles produites par la réaction, présentes après réaction, sont les produits.

4. Comparaison des phénomènes physiques et chimiques

Comparons quelques phénomènes physiques et chimiques:

Quelques modifications physiques	Quelques réactions chimiques courantes
De l 'eau qui bout	Une grille en fer qui rouille en présence d'eau liquide
Un glaçon qui fond	Cuire une pomme de terre dans une poêle à tel point qu'elle est calcinée en surface
Un soda qui pétille lorsqu'on y plonge un morceau de sucre	Brûler du bois dans un feu ouvert
Faire fondre du sel de cuisine dans l'eau	Respirer

On constate que dans une modification physique, la nature de la substance ne change pas: de l'eau liquide ou de la vapeur d'eau restent de l'eau, de même que sa forme solide le glaçon; le gaz carbonique solubilisé dans le soda est simplement libéré dans l'air; le sel dissout dans l'eau conserve ses propriétés.

Dans une réaction chimique par contre, malgré les modifications d'aspect et parfois d'état, les substances se sont transformées et ont changé de nature, donc de propriétés: la rouille n'a pas la solidité du fer; le carbone provenant de la calcination de la pomme de terre n'est plus comestible; on ne peut pas se chauffer avec les cendres ou la fumée produites par la combustion du bois; on respire de l'oxygène et il sort de nos poumons de la vapeur d'eau (visible en hiver) et du gaz carbonique.

Il est important de se rappeler que seule la nature (et non l'apparence) d'une substance détermine sa réactivité: la silice conserve ses propriétés de dureté, de non-réactivité vis-à-vis des acides, etc., qu'elle forme des grains de sable, un verre à boire, les grains abrasifs d'une feuille de papier de verre ou un matelas isolant de fibres de verre.