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Vidéo de la leçon: Réactions des oxydes Chimie • Deuxième secondaire

Dans cette leçon, nous allons apprendre comment décrire et écrire des équations pour les réactions des oxydes.

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Transcription de la vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre ce qu’est un oxyde et quels oxydes sont acides, basiques, amphotères et neutres. Nous examinerons quelques équations chimiques pour découvrir comment certains oxydes réagissent avec les acides. Mais demandons-nous d’abord : qu’est-ce qu’un oxyde? Un oxyde est un composé qui contient l’élément oxygène lié à un autre élément. Par exemple, dans le dioxyde de carbone, l’oxygène est lié au carbone. Vous avez peut-être entendu parler de quelques oxydes courants comme l’oxyde de fer (III) qui est le composant principal de la rouille, le dioxyde de soufre qui est parfois utilisé comme conservateur alimentaire, le monoxyde de diazote qui est le nom IUPAC dont le nom usuel est l’oxyde nitreux qu’on appelle aussi le gaz hilarant, de l’eau, du dioxyde de silicium ou silice qui est le principal composant du sable, de l’oxyde d’aluminium et de l’oxyde de magnésium.

Vous avez peut-être fabriqué de l’oxyde de magnésium en laboratoire. On tient avec des pinces un ruban de magnésium au dessus de la flamme du bec Bunsen. Il se produit une réaction fortement exothermique qui dégage beaucoup de chaleur et de lumière quand le magnésium réagit avec l’oxygène de l’air pour produire de l’oxyde de magnésium. On peut classer les oxydes dans l’un des quatre groupes suivants: les oxydes acides, basiques, amphotères ou neutres. Étudions la question et commençons par les oxydes acides. Les oxydes acides sont ceux qui produisent des acides lorsqu’ils réagissent avec l’eau. Ces oxydes contiennent des non-métaux des groupes 14 à 17 du tableau périodique. L’équation générale est : oxyde non métallique plus eau réagissent pour donner un acide. Examinons quelques exemples.

Quand le dioxyde de soufre réagit avec l’eau, de l’acide sulfureux est produit, H2SO3. Lorsque l’oxyde non métallique, le dioxyde de carbone, réagit avec l’eau, de l’acide carbonique ou H2CO3 est produit. Ces deux réactions peuvent se produire dans des environnements où il y a beaucoup de SO2 et de CO2 dans l’atmosphère. L’eau liquide et les gouttes de pluie peuvent interagir avec le dioxyde de carbone et le dioxyde de soufre dans l’atmosphère pour produire les deux acides, carbonique et sulfureux. Ces deux acides sont des composants des pluies acides. Un dernier exemple de l’interaction d’un oxyde non métallique avec l’eau pour produire un acide est la réaction du dioxyde d’azote gazeux avec l’eau pour produire de l’acide nitrique. Si on ajoutait quelques gouttes d’indicateur universel aux solutions de ces acides, elles deviendraient rouge-orange, ce qui prouverait que les oxydes non métalliques SO2, CO2 et NO2 produisent effectivement des acides lorsqu’ils réagissent avec l’eau.

Intéressons-nous maintenant aux oxydes basiques. Un oxyde basique est un oxyde qui forme une base ou un alcali lorsqu’il réagit avec l’eau En général, les oxydes basiques contiennent les métaux des groupes un ou deux du tableau périodique. L’équation générale est : oxyde métallique plus l’eau réagissent pour donner une base ou un alcali. Un alcali est une substance contenant l’ion hydroxyde OH-. Voici deux exemples d’équations où les oxydes métalliques produisent des hydroxydes ou des solutions alcalines. Dans le premier cas, l’oxyde de sodium réagit avec l’eau pour produire de l’hydroxyde de sodium, et dans le second, l’oxyde de calcium réagit avec l’eau pour produire de l’hydroxyde de calcium. L’hydroxyde de sodium est très soluble dans l’eau, tandis que l’hydroxyde de calcium n’est que légèrement soluble. Cependant, si on ajoutait quelques gouttes d’indicateur universel à ces solutions, elles deviendraient bleu-violet, confirmant ainsi que les solutions sont basiques ou alcalines et prouvant que ces oxydes réagissent bien avec l’eau pour produire des bases ou des alcalis.

Jusqu’à présent, nous avons vu que les oxydes non métalliques ou les oxydes acides réagissaient avec l’eau pour produire des acides, et que les oxydes métalliques ou basiques réagissaient avec l’eau pour produire une base. Les oxydes acides peuvent également agir comme des acides et réagir avec une base pour produire un sel et de l’eau. Et les oxydes basiques peuvent agir comme une base en réagissant avec un acide pour produire un sel et de l’eau. La règle générale s’applique: un acide réagit avec une base pour produire un sel et de l’eau. Un peu plus tard dans cette vidéo, nous examinerons plus particulièrement comment les oxydes basiques réagissent avec les acides pour produire un sel et de l’eau. En attendant, passons au troisième type d’oxyde, les oxydes amphotères.

Contrairement aux oxydes acides et basiques, les oxydes d’amphotères ne se dissolvent en général pas dans l’eau et ne réagissent pas avec elle. Cependant, ils ont à la fois des propriétés des acides et des basiques. Ils se comportent comme un acide lorsqu’ils réagissent avec une base, et ils se comportent comme une base lorsqu’ils réagissent avec un acide. Ces oxydes contiennent des métaux tels que le cuivre, le zinc, le plomb, le béryllium, l’aluminium et l’étain. Nous venons de voir que lorsqu’un acide et une base réagissent, ils produisent un sel et de l’eau. Ainsi, parce que les oxydes amphotères peuvent se comporter comme des acides ou des bases, nous avons deux équations générales à examiner. Lorsque ces oxydes se comportent comme un acide, l’équation est : oxyde amphotère plus base donnent un sel et de l’eau. Et quand ils réagissent comme une base, l’équation est : oxyde amphotère plus acide donnent un sel et de l’eau.

Examinons un exemple pour chacun. L’oxyde d’aluminium est amphotère. Il ne se dissout pas et ne réagit pas avec l’eau, et il peut agir comme un acide ou une base. Lorsqu’il réagit avec une base telle que l’hydroxyde de sodium, de l’aluminate de sodium, un sel et de l’eau sont produits. Notez qu’il s’agit d’une formule simplifiée. L’aluminium peut former des ions assez complexes dans une solution. Ici, la formule pour l’aluminate de sodium est en fait la formule pour le produit anhydre solide. Mais l’aluminate de sodium est très soluble en présence d’eau, il réagira donc avec l’eau pour former un composé hydraté avec une formule complexe que nous n’étudierons pas ici. Quand cet oxyde amphotère réagit avec un acide, il se forme du sel de chlorure d’aluminium. Cette double nature des oxydes amphotères est marquée par leur nom. Le mot amphotère vient du grec amphoteroi qui signifie les deux.

Passons maintenant au dernier type d’oxyde, les oxydes neutres. Les oxydes neutres ne présentent pas de propriétés des acides ou des bases et ils ne réagissent pas avec les acides ou les bases. Il n’y a que très peu d’oxydes neutres connus comme le monoxyde de carbone, l’oxyde nitreux et l’oxyde nitrique. Encore une fois, les oxydes neutres ne subissent pas de réactions avec les acides ou les bases. Voyons maintenant plus en détails comment les oxydes basiques réagissent avec les acides pour produire un sel et de l’eau, ainsi que d’ autres exemples de la manière dont les oxydes amphotères peuvent agir comme bases, réagir avec les acides et produire un sel et de l’eau. Quand l’oxyde de sodium réagit avec l’acide chlorhydrique, les produits sont le chlorure de sodium et l’eau. Notez que l’anion dans l’acide et le cation dans l’oxyde basique indique quel sel est produit.

Pouvez-vous deviner quel est l’acide dans cette prochaine équation? L’oxyde de magnésium est largement insoluble dans l’eau. Cependant, dans une solution acide diluée et chauffée, il peut réagir pour produire un sel et de l’eau ; dans ce cas, du nitrate de magnésium et de l’eau. Le cation magnésium dans le sel produit provient de l’oxyde, et le NO3 ou l’ion nitrate doit provenir de l’acide. Il y a deux ions nitrate, ce qui signifie qu’il doit y avoir deux charges positives dans l’acide ou deux ions H +. En combinant ces ions ensemble, nous obtenons deux HNO3, qui est l’acide nitrique. Précédemment, nous avons vu un exemple de la manière dont un oxyde amphotère peut agir comme base et réagir avec un acide. Examinons un autre exemple.

La réaction de l’oxyde de zinc (II) avec l’acide sulfurique produit le sel de sulfate de zinc et de l’eau. Encore une fois, le cation dans le sel provient de l’oxyde, et l’anion dans le sel provient de l’acide. Jusqu’à présent, nous avons examiné les types d’oxydes, comment ils réagissent, ainsi que de nombreuses équations. Avant de passer à un exemple pratique, faisons quelque chose d’un peu différent. Voyons comment réagissent différents éléments avec l’oxygène pour produire des oxydes, et comment cela nous donne un aperçu de la série de réactivité pour les éléments.

Certains éléments réagissent plus fortement que d’autres avec l’oxygène. L’or a une réactivité faible voire nulle avec l’oxygène. Nous disons qu’il est inerte et ne réagit pas. L’argent et le mercure sont très lents et résistants à la réaction avec l’oxygène. On a ajouté plus de métaux à cette liste dans un ordre spécifique basé sur une réactivité croissante avec l’oxygène, en d’autres termes, une augmentation de la facilité avec laquelle ces éléments réagissent lorsqu’on augmente la vigueur. Les éléments à l’extrême droite de la série réagissent facilement et vigoureusement avec l’oxygène, peu d’énergie est nécessaire pour subir cette réaction. Le potassium métallique est le plus vigoureux ou disons, le plus réactif.

Il est important de savoir que tous ces métaux peuvent être amenés, dans les bonnes conditions, à réagir avec l’oxygène, même l’or. Mais ici, nous parlons de leur réactivité naturelle. Plus un élément est réactif, plus il est probable qu’on le trouvera dans la nature lié à l’oxygène ou à d’autres éléments. Cette liste est appelée série de réactivité. Elle indique la tendance générale ou l’ordre avec lequel les éléments réagissent avec l’oxygène. Vous remarquerez que seuls les métaux apparaissent sur cette série de réactivité. Mais les non-métaux peuvent également réagir avec l’oxygène. La vigueur avec laquelle l’hydrogène réagit se situe entre celle du fer et du zinc. Examinons en détail une série de réactivité spécifique pour quatre non-métaux. Gardez toutefois à l’esprit que ces non-métaux peuvent aussi être placés dans la série de réactivité parmi les métaux, en fonction de leur réactivité relative avec l’oxygène.

On connait de nombreux oxydes de chlore. Cependant, le chlore ne réagit pas avec l’oxygène de l’air dans des conditions normales. Un apport d’énergie est nécessaire pour induire une réaction. De ces quatre non-métaux, le chlore est le moins réactif. Le carbone ne réagit pas non plus spontanément avec l’oxygène. Pensez au morceau de charbon de bois sur un barbecue. Il doit d’abord être chauffé jusqu’à ce qu’il devienne rouge. C’est seulement ensuite qu’il réagira et brûlera avec l’oxygène dans l’air. Le soufre réagit un peu plus vigoureusement. Il prendra feu s’il est chauffé au-dessus d’un bec Bunsen. Le phosphore quant à lui, réagit très vigoureusement et s’enflamme spontanément dans l’oxygène de l’air. Le phosphore est le plus réactif des éléments de cette série vis-à-vis de l’oxygène. Ainsi, à partir de leur réaction avec l’oxygène, nous pouvons les ordonner selon une réactivité croissante ainsi : chlore, carbone, soufre et phosphore. Il est temps, avant de résumer tout ce que nous avons appris, de regarder un exemple.

On a mis en place une expérience pour déterminer le pH de divers oxydes. On a rempli trois béchers avec 0,5 litre d’eau désionisée, et on a ajouté quelques gouttes d’indicateur universel. On a ensuite ajouté une spatule de l’oxyde suivant dans chaque bécher. De quelle couleur sera chaque solution après l’addition de l’oxyde? (A) A: bleu, B: vert et C: rouge. (B) A: vert, B: rouge et C: bleu. (C) A: bleu, B: rouge et C: vert. (D) A: rouge, B: vert et C: bleu. Ou (E) A: rouge, B: bleu et C: vert.

Un oxyde est un composé constitué d’oxygène lié à un autre élément. Le P2O10, ajouté au premier bécher, est un oxyde non métallique car il est composé de phosphore non métallique lié à l’oxygène. MgO et Al2O3 sont deux exemples d’oxydes de métaux car Mg, le magnésium, est un métal et Al, l’aluminium, est aussi un métal. Et ces métaux sont liés à l’oxygène. En général, quand un oxyde non métallique réagit avec l’eau, un acide se forme. C’est ce qui se passe généralement avec un non-métal appartenant aux groupes 14 à 17 du tableau périodique. Une solution basique ou alcaline se forme généralement quand le métal dans un oxyde métallique appartient au groupe un ou deux du tableau périodique, par exemple le magnésium, et que l’oxyde réagit avec l’eau.

Notez, cependant, qu’il y a toujours des exceptions à la règle. Par exemple, l’oxyde de béryllium n’est pas soluble dans l’eau et ne réagit pas avec l’eau dans des conditions normales. D’autres oxydes de métaux contenant des métaux qui ne font pas partie des groupes un ou deux du tableau périodique, par exemple le cuivre, le zinc, le plomb, l’aluminium et l’étain ne réagissent généralement pas avec l’eau et sont généralement insolubles. L’oxyde de magnésium n’est pas non plus très soluble dans l’eau, mais de très petites quantités de celui-ci se dissolvent et réagissent avec l’eau pour produire une solution basique ou alcaline.

On nous dit qu’on a ajouté un indicateur universel dans chaque bécher pour déterminer le pH. L’indicateur universel est rouge dans la zone fortement acide de l’échelle de pH, puis orange-jaune, puis vert autour du point neutre, puis bleu, et à l’extrémité du spectre dans la zone fortement basique, il est violet. Nous avons vu que lorsqu’un oxyde non métallique réagit avec l’eau, un acide se forme dans le bécher A. Ainsi, l’indicateur devient rouge dans le bécher A. Dans le bécher B, une base ou un alcali se formera lorsque l’oxyde métallique aura réagi avec l’eau, de sorte que l’indicateur deviendra bleu-violet. Et dans le bécher C aucune réaction ne se produit quand on ajoute l’oxyde métallique.

L’oxyde d’aluminium est un exemple d’oxyde amphotère. Et encore une fois, ces derniers ne sont généralement pas solubles et ne réagissent pas non plus avec l’eau, bien qu’ils puissent réagir avec des acides et des bases. Parce qu’il n’y a pas de réaction avec l’eau, le pH de l’eau dans ce bécher restera neutre, et l’indicateur sera vert. Ainsi, l’addition d’un oxyde dans chaque bécher entrainera le changement de couleur suivant : A: rouge, B: bleu et C: vert.

Résumons ce que nous avons appris. Un oxyde est un composé contenant de l’oxygène lié à un autre élément. Lorsqu’un oxyde non métallique réagit avec l’eau, un acide est produit. Lorsqu’un oxyde métallique réagit avec l’eau, une base est produite. Lorsqu’un oxyde amphotère est placé dans l’eau, il ne se dissout pas et ne réagit pas. Et il n’y a pas non plus de réaction quand un oxyde neutre est placé dans l’eau. Ce sont des tendances générales. Lorsqu’un oxyde non métallique réagit avec une base, un sel et de l’eau sont produits. Un sel et de l’eau sont également produits lorsqu’un oxyde métallique réagit avec un acide. Et les produits sont également un sel et de l’eau dans le cas des oxydes amphotères qui peuvent réagir avec un acide ou une base, parce qu’ils agissent comme des acides ou des bases.

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