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Transformation physique et transformation chimique

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Objectifs

Distinguer une transformation physique d'une transformation chimique.
Distinguer une transformation chimique d'un mélange.

Niveau préconisé : 4^e

Points clés

Une transformation chimique est une transformation de la matière au cours de laquelle des espèces chimiques disparaissent (les réactifs) et de nouvelles espèces chimiques apparaissent (les produits).
Une transformation physique est une transformation qui ne change pas la matière. L'espèce chimique va garder sa formule chimique. Les molécules sont arrangées autrement, ce qui modifie l'aspect ou l'état de l'espèce chimique.
Un mélange est une substance composée de plusieurs espèces chimiques qui ne réagissent pas ensemble, au contraire de la transformation chimique. Il s'agit donc d'une transformation physique, qui ne change pas la matière.

Pour bien comprendre

Mise en évidence de différentes espèces chimiques (eau et dioxyde de carbone).

1. La transformation physique

Une transformation physique est une transformation qui ne change pas la matière : les espèces chimiques qui composent la matière ne sont pas modifiées.

Il s'agit d'une transformation physique lors d'un changement d'état de la matière ou lorsqu'il s'agit d'un mélange.

a. Changement d'état

Lors d'un changement d'état, la matière passe d'un état physique à un autre état physique sans que les molécules soient modifiées. Il s'agit donc d'une transformation physique.

Exemple – La fusion de l'eau.
Lors d'une fusion, l'eau solide dans le bécher va se transformer en eau liquide.

Fusion de l'eau

On observe que lors de la fusion de l'eau, la molécule garde sa formule chimique H₂O.

Remarque
La transformation physique a lieu dans les deux sens d'un changement d'état.

Exemple – Changement d'état de liquide à solide ou de solide à liquide.
Pendant la transformation physique, la masse de la matière est toujours la même, seul l'arrangement des molécules entre elles est modifié.

État solide	État liquide
Arrangement des molécules à l'état solide	Arrangement des molécules à l'état liquide

b. Les mélanges

Plusieurs espèces chimiques peuvent se mélanger. Si elles ne réagissent pas entre elles, il s'agit d'une transformation physique.

Les espèces mélangées gardent en effet leurs propres formules chimiques. Il n'y a pas de modification de la nature ni de la matière des éléments mélangés.

Exemples

De l'eau et de l'huile dans un même récipient constituent un mélange hétérogène (car on peut distinguer les deux éléments du mélange à l’œil nu). L'eau et l'huile n'interagissent pas.
Si le sel se dissout dans l'eau, on a un mélange homogène (car on ne peut pas distinguer les deux éléments à l’œil nu). Le sel ne se transforme pas en une autre espèce chimique.

Observation et conclusion
Dans ces deux exemples, il n'y a pas de réaction entre les espèces chimiques mélangées. On dit que la transformation est physique.

2. La transformation chimique

Dans de très nombreux cas, les espèces chimiques peuvent réagir entre elles.

Les espèces de départ (initiales) réagissent pour donner d'autres espèces chimiques (produits). L'ensemble est alors une transformation chimique car il y a modification de la nature et des caractéristiques de la matière.

Une transformation chimique est une transformation de la matière, au cours de laquelle des espèces chimiques disparaissent (les réactifs) et de nouvelles espèces chimiques apparaissent (les produits).

Exemple – La combustion d'une bougie.
Une bougie est constituée de paraffine (de formule C₂₅H₅₂). Elle peut bruler dans l'air (grâce au dioxygène de l'air). La bougie diminue en volume et en masse quand elle brule.
On dispose d'un tableau (ci-dessous) qui donne les tests caractéristiques à réaliser pour identifier des espèces chimiques.

Espèce chimique à identifier	Détecteur	Observation du résultat
Dioxyde de carbone CO₂	En présence d'eau de chaux.	L'eau de chaux blanchit.
Eau H₂O	De la poudre blanche de sulfate de cuivre anhydre de couleur blanche.	Le sulfate de cuivre devient bleu (il est alors hydraté).

À partir de ce tableau, on remarque qu'il se forme deux produits :

des gouttelettes d'eau (H₂O) que l'on peut mettre en évidence avec du sulfate de cuivre.
Identification de l'eau
du gaz carbonique (CO₂) que l'on peut mettre en évidence avec de l'eau de chaux.
Identification du dioxyde de carbone

Pendant la réaction chimique, les espèces initiales (paraffine et dioxygène) ont réagi.

Les produits formés pendant la combustion de la bougie proviennent en effet des atomes (dans les réactifs) nécessaires à la combustion de la bougie.
La formule chimique de la bougie indique qu'elle est constituée d'atomes de carbone et d'hydrogène. Ces mêmes atomes se retrouvent dans les produits formés (eau et dioxyde de carbone).

En effet :

Réactifs →	Produits
Paraffine (C₂₅H₅₂) + Dioxygène (O₂) →	Eau (H₂O) + Dioxyde de carbone (CO₂)

Important
Les atomes sont les mêmes tout au long de la transformation chimique : il y a une réorganisation des atomes présents avant et après la transformation.

La phrase célèbre de Lavoisier (chimiste français du 18^e siècle) : « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » est alors vérifiée.

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