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Quel est l’ordre croissant de la surface de contact des substances solides illustrées ci-dessous?
En chimie, il est important de considérer la surface de contact d’une substance pour évaluer la vitesse d’une réaction chimique. Les particules doivent physiquement entrer en collision pour qu’une réaction se produise. Un plus grand nombre de collisions entre les particules signifie que la réaction se produira plus rapidement. En fonction de la surface de contact des réactifs, la vitesse d’une réaction chimique changera. Regardons deux échantillons contenant la même quantité de réactif, l’un où le réactif se trouve en gros morceaux et l’autre où le réactif est en petits morceaux, peut-être en poudre.
Lorsqu’une substance est en petits morceaux, de plus nombreuses particules constitutives sont exposées, la surface de contact est plus grande. Lorsque la substance est en plus gros morceaux, le nombre de particules exposées à la surface est plus faible, la surface de contact est plus petite. Étant donné que les particules doivent entrer en collision pour qu’une réaction se produise, la réaction est plus rapide lorsque les particules exposées sont plus nombreuses, c’est-à-dire lorsque la surface de contact de la substance est plus grande.
En chimie, les réactions sont souvent plus violentes avec les poudres et les solides fins qu’avec des réactifs en gros morceaux. En gardant cela à l’esprit, on peut dire que l’image (C) correspond à la plus petite surface. En effet, la substance solide de cette image est constituée d’un seul gros morceau. (D) doit être l’image représentant la plus grande surface, car le solide est divisé en un grand nombre de petits morceaux.
On peut aussi le démontrer mathématiquement. Calculons la surface des solides des images (C) et (B). Disons que le cube a un côté de 10 centimètres. L’aire d’une des faces du cube est de 10 centimètres fois 10 centimètres, soit 100 centimètres carrés. Un cube a six faces, donc la surface du cube est égale à 600 centimètres carrés. Si on coupe le cube de l’image (C) en deux, on obtient les deux cuboïdes de l’image (B). Chaque cuboïde aura quatre faces avec des côtés de cinq et 10 centimètres. Ces faces ont une aire de 50 centimètres carrés.
Les deux dernières faces ont des côtés de 10 centimètres, donc ces côtés ont une aire de 100 centimètres carrés. La surface de l’un des cuboïdes est donc de 400 centimètres carrés. Il y a deux cuboïdes dans l’image (B), chacun avec une surface de 400 centimètres carrés. Donc, la surface totale des substances solides de l’image (B) est de 800 centimètres carrés.
Comme on peut le voir grâce à ce calcul, l’aire augmente lorsque le cube est découpé en morceaux plus petits. Terminons donc le problème et classons ces images par surface croissante. (C) aura la plus surface la plus petite, et la surface augmentera au fur et à mesure que le cube est découpé en plus petits morceaux, donc (B), puis (A), puis (E), et enfin (D), l’image avec la plus grande surface.
L’ordre croissant des surfaces de contact de ces substances solides est donc (C), (B), (A), (E) et enfin (D).
