La chimie à l’école — Années 1 à 12 · Grades 1–12
6Les transformations sans retour
On casse un œuf dans une poêle chaude. En quelques secondes, le blanc transparent et coulant devient ferme et blanc, et le jaune épaissit. Retire la poêle du feu, laisse refroidir l’œuf, mets-le au réfrigérateur : il ne redeviendra jamais un œuf cru. Certaines transformations peuvent être défaites, d’autres non. Savoir les distinguer, c’est le premier pas de la chimie.
Rappel
Un solide qui se dissout dans l’eau est toujours là : quand l’eau sèche, le solide reste (Chapitre 2). Une combustion fabrique de nouvelles substances — cendre, fumée, dioxyde de carbone, vapeur d’eau — et le combustible a disparu pour de bon (Chapitre 5).
6.1 Les transformations que l’on peut défaire
Définition 6.1 (Transformation réversible)
Une transformation réversible est une transformation que l’on peut défaire, de façon à retrouver exactement ce que l’on avait au départ.
Exemple 6.2 (Dissoudre puis faire sécher)
Du sucre remué dans l’eau se dissout. Laisse l’eau s’évaporer, et le sucre revient : le même sucre, aussi sucré qu’avant. La dissolution est une transformation réversible.
Exemple 6.3 (La glace et l’eau)
Un glaçon fond en eau sur une assiette tiède ; mets l’eau au congélateur et elle redevient de la glace. La fusion et la solidification sont des transformations réversibles. (Pourquoi l’eau fond et gèle, c’est le livre de physique qui l’explique.)
Exemple 6.4 (Mélanger)
Du sable mélangé à du gravier peut être de nouveau séparé au tamis ; une eau boueuse peut être filtrée. Mélanger est une transformation réversible : rien de nouveau n’est fabriqué, et les parties peuvent être séparées (Chapitre 3).
6.2 Les transformations que l’on ne peut pas défaire
Définition 6.5 (Transformation irréversible et transformation chimique)
Une transformation irréversible est une transformation que l’on ne peut pas défaire simplement. La plupart sont des transformations au cours desquelles apparaissent de nouvelles substances qui n’étaient pas là au départ : une telle transformation s’appelle une transformation chimique.
Exemple 6.6 (Six transformations chimiques)
- Faire cuire un œuf : le blanc coulant et transparent devient ferme et blanc.
- Faire cuire un gâteau : une pâte liquide devient un gâteau moelleux, doré à l’extérieur, avec une odeur nouvelle.
- Brûler : le bois devient cendre, fumée, dioxyde de carbone et vapeur d’eau.
- Rouiller : du fer brillant laissé sous la pluie se couvre d’une substance orange-brun qui s’écaille, la rouille.
- Le lait qui tourne : oublié plusieurs jours, le lait épaissit, forme des grumeaux et sent l’aigre.
- Une pomme coupée qui brunit : sa chair claire devient brune à l’air en moins d’une heure.
Dans chaque cas, quelque chose de nouveau a été fabriqué, et il n’existe aucun moyen simple de retrouver ce que l’on avait au départ.
6.3 Les indices de l’apparition d’une nouvelle substance
Méthode 6.7 (Est-ce une transformation chimique ? Cherche les indices)
Une nouvelle substance se trahit souvent par l’un de ces indices :
- une nouvelle couleur (le brun d’une tranche de pain grillé) ;
- des bulles de gaz qui apparaissent dans un liquide sans qu’on le chauffe (du vinaigre versé sur du bicarbonate de soude) ;
- une nouvelle odeur (le lait tourné, le pain brûlé) ;
- de la chaleur ou de la lumière dégagée (une bougie allumée) ;
- un solide qui apparaît dans un liquide limpide, ou des grumeaux qui se forment (le lait qui caille).
Un seul indice peut tromper : l’eau qui bout fait des bulles, mais rien de nouveau n’est fabriqué — les bulles sont de la vapeur d’eau, et l’eau revient quand la vapeur refroidit. Cherche plusieurs indices, et demande-toi : peut-on la défaire ?
Au laboratoire — Du vinaigre sur du bicarbonate
L’enseignant met une cuillerée de bicarbonate de soude, une poudre blanche, au fond d’un bécher et y verse un peu de vinaigre. Le mélange pétille et mousse aussitôt : un gaz se dégage, indice d’une transformation chimique. Quand l’effervescence s’arrête, le bicarbonate a disparu, et on ne peut pas le récupérer en faisant sécher.
6.4 Des transformations utiles et nuisibles
Proposition 6.8 (Les transformations chimiques autour de nous)
Beaucoup de transformations chimiques sont utiles : cuire les aliments, faire du pain, brûler du gaz pour chauffer une maison, le plâtre ou le ciment qui durcissent en prenant. D’autres font des dégâts : le fer qui rouille, les aliments qui s’abîment, le bois qui pourrit. On ne peut pas les défaire, mais on peut les ralentir :
- les aliments se conservent plus longtemps au froid du réfrigérateur ;
- la peinture ou un film d’huile protège le fer de l’air et de l’eau ;
- une pomme coupée arrosée de jus de citron brunit plus lentement.
Remarque 6.9 (Défaire, mais pas simplement)
« Ne peut pas être défaite » veut dire qu’il n’existe pas de chemin de retour simple, comme refroidir ou faire sécher. Les chimistes savent parfois retransformer la rouille en fer, mais seulement avec un haut fourneau et de nouvelles substances : c’est une autre transformation chimique, pas un retour en arrière.
6.5 Exercices
Exercice 6.1 ★
Dis si chaque transformation peut être défaite : faire fondre du chocolat, brûler une allumette, dissoudre du sel dans l’eau, griller du pain.
Solution
Solution de Exercice 6.1.
Faire fondre du chocolat : peut être défait (il durcit de nouveau en refroidissant). Brûler une allumette : non. Dissoudre du sel : peut être défait (on fait évaporer l’eau). Griller du pain : non.
Exercice 6.2 ★
Qu’est-ce qu’une transformation chimique ? Donne deux exemples pris dans la cuisine.
Solution
Solution de Exercice 6.2.
Une transformation au cours de laquelle apparaissent de nouvelles substances. Dans la cuisine : faire cuire un œuf, faire cuire un gâteau (ou encore : griller du pain, une pomme coupée qui brunit).
Exercice 6.3 ★
On dissout du sel dans l’eau. Comment peut-on récupérer le sel ? La dissolution est-elle une transformation réversible ?
Solution
Solution de Exercice 6.3.
En faisant évaporer l’eau : le sel reste dans la coupelle. La dissolution est une transformation réversible.
Exercice 6.4 ★
Quels indices d’une transformation chimique remarques-tu quand le lait tourne ? Donnes-en deux.
Solution
Solution de Exercice 6.4.
Une nouvelle odeur, et des grumeaux (un solide) qui apparaissent dans le lait.
Exercice 6.5 ★
Regarde la figure à deux colonnes. Quelles transformations ont une double flèche ? Que signifie la double flèche ?
Solution
Solution de Exercice 6.5.
Les transformations de gauche : le sucre qui se dissout dans l’eau, la glace qui fond, le sable et le gravier mélangés. La double flèche signifie que la transformation peut aller dans les deux sens : on peut la défaire.
Exercice 6.6 ★
Pourquoi huile-t-on une chaîne de vélo ? Quelle transformation chimique l’huile ralentit-elle ?
Solution
Solution de Exercice 6.6.
L’huile protège le fer de la chaîne de l’air et de l’eau : elle ralentit la rouille.
Exercice 6.7 ★
Quand on verse du vinaigre sur du bicarbonate de soude, ça pétille. De quel indice s’agit-il ?
Solution
Solution de Exercice 6.7.
Des bulles de gaz qui apparaissent dans un liquide sans qu’on le chauffe.
Exercice 6.8 ★
Nomme une transformation chimique utile et une transformation chimique nuisible.
Solution
Solution de Exercice 6.8.
Utiles : cuire les aliments, faire du pain, brûler du gaz pour se chauffer. Nuisibles : la rouille, les aliments qui s’abîment, le bois qui pourrit.
Exercice 6.9 ★
Pourquoi garde-t-on le lait au réfrigérateur ?
Solution
Solution de Exercice 6.9.
Le froid ralentit les transformations chimiques qui font tourner le lait : il se conserve plus longtemps.
Exercice 6.10 ★★
L’eau fait des bulles quand elle bout. L’ébullition est-elle une transformation chimique ? Explique pourquoi un seul indice ne suffit pas.
Solution
Solution de Exercice 6.10.
Non. Les bulles sont de la vapeur d’eau, qui redevient de l’eau en refroidissant : rien de nouveau n’est fabriqué, et la transformation peut être défaite. Des bulles seules ne prouvent pas qu’une nouvelle substance est apparue.
Exercice 6.11 ★★
Tom dit : « Quand la bougie brûle, la cire fond, tout simplement, comme la glace. » Utilise deux indices pour expliquer pourquoi la combustion d’une bougie est une transformation chimique, et pas seulement une fusion.
Solution
Solution de Exercice 6.11.
Une bougie qui brûle dégage de la chaleur et de la lumière, et fabrique de nouvelles substances : de la vapeur d’eau (un verre froid se couvre de buée au-dessus d’elle) et du dioxyde de carbone. La cire qui brûle ne revient pas. La cire fondue, elle, durcit de nouveau en refroidissant.