Dans cet article de blog, nous examinerons la dissolution du dioxyde de carbone et du sel dans l'eau et en apprendrons davantage sur la question de savoir s'il s'agit d'un changement physique ou chimique.
« La dissolution du dioxyde de carbone dans l’eau est-elle un changement physique ou chimique ? » et « Le processus de dilution de l’acide sulfurique concentré dans l’eau pour fabriquer de l’acide sulfurique dilué est-il un changement physique ou chimique ? »
Lorsqu'on leur pose ces questions, la plupart des gens répondent qu'il s'agit d'un changement physique, mais malheureusement, la bonne réponse est un changement chimique. On définit généralement un changement physique comme « un phénomène dans lequel les propriétés d'une substance ne changent pas, mais seulement son état ou sa forme », et un changement chimique comme « un phénomène dans lequel une substance se transforme en une nouvelle substance dont les propriétés sont totalement différentes de celles d'origine ». Cependant, nous ne savons pas exactement ce que nous entendons par « propriétés de la matière ».
Les propriétés d'une substance sont celles de la structure des molécules ou des ions qui la composent. Par conséquent, si la structure des molécules ou des ions change, les propriétés de la substance changeront également. Par exemple, le dioxyde de carbone (CO₂) se combine à l'eau pour former des ions d'acide carbonique (HCO₃-) et former de l'eau gazeuse. Il s'agit d'une transformation chimique, car le dioxyde de carbone et l'eau ont des propriétés totalement différentes. On peut donc dire que la dissolution du dioxyde de carbone dans l'eau est une transformation chimique. En revanche, lorsque le sucre se dissout dans l'eau, seules sa couleur et sa forme changent ; cette dissolution est donc une transformation physique.
Comment pouvons-nous donc distinguer plus clairement les changements physiques des changements chimiques ? Un changement physique est généralement un changement d'état ou d'apparence d'une substance et n'implique pas de changement structurel au niveau atomique ou moléculaire. Les propriétés de la substance sont conservées et l'état modifié peut être facilement rétabli à son état d'origine. Par exemple, la fonte de la glace en eau est un changement physique ; la structure moléculaire de l'eau ne change pas, seul son état de solide à liquide change.
Les changements chimiques, en revanche, se produisent lorsque les liaisons entre les molécules ou les atomes d'une substance sont réorganisées pour former une substance complètement nouvelle. Dans ce cas, les propriétés de la substance d'origine disparaissent et une substance aux propriétés nouvelles apparaît. Les changements chimiques peuvent souvent se manifester par des changements d'énergie, de couleur, de production de gaz ou de formation de précipités, et ces changements sont généralement difficiles à inverser. Par exemple, l'oxydation du fer en rouille est un changement chimique au cours duquel les propriétés du fer sont complètement modifiées et un nouveau composé est formé.
On pourrait néanmoins se demander si le passage de l'acide sulfurique concentré à l'acide sulfurique dilué est un changement physique, puisqu'il s'agit simplement d'une modification de la concentration d'acide sulfurique. Or, ce n'est pas le cas. Même sans tenir compte de la structure moléculaire, l'acide sulfurique concentré est déshydratant, contrairement à l'acide sulfurique dilué, et son mélange avec de l'eau génère une énorme quantité de chaleur. On peut également ajouter que l'eau agit comme base dans la réaction entre l'acide sulfurique concentré et l'eau, ce qui constitue un autre élément de preuve.
Alors, quel type de changement la dissolution du sel dans l'eau représente-t-elle ? Encore une fois, il est facile de dire qu'il s'agit d'un changement physique, mais contrairement à la dissolution du sucre dans l'eau, ce n'est pas un changement physique car les liaisons ioniques du sel (NaCl) sont rompues, le séparant en ions sodium (Na+) et en ions chlorure (Cl-). Certains peuvent soutenir que le changement de dissolution du sel dans l'eau est un changement physique car le chauffage de l'eau salée provoque une réaction réversible qui précipite à nouveau le sel, mais les réactions réversibles sont également courantes dans les changements chimiques.
Cependant, il est également difficile de classer la dissolution du sel dans l’eau comme un changement chimique. Bien sûr, lorsque le sel se dissout dans l’eau, les liaisons ioniques sont rompues et le résultat est un changement d’un conducteur non porteur de courant à un électrolyte porteur de courant. Cependant, de nouvelles liaisons chimiques ne se forment pas. Par conséquent, si nous définissons le changement chimique comme « la rupture des liaisons chimiques entre les particules qui composent une substance et l’organisation des particules en nouvelles liaisons chimiques », alors la dissolution du sel dans l’eau peut être considérée comme un changement physique. En bref, le même phénomène peut être considéré comme un changement physique ou un changement chimique, selon votre cadre de référence.
