Les fonctions chimiques

I.1. La formule générale :

Dans le tableau ci-après,

De la sorte, nous obtenons les formules générales d'un nombre limité de corps purs composés:

Formule moléculaire Formule générale Formule moléculaire Formule générale
HNO3 HXO Fe2O3 MO
Al2(SO4)3 MXO H2S HX
NaCl MX KOH MOH
CO2 XO H2SO4 HXO
CuO MO N2O3 XO
Mg(OH)2 MOH AgNO3 MXO

On constate qu'il n'y a que 7 catégories de corps purs composés dont les formules générales sont: HXO, MXO, MX, XO, MO, MOH et HX.

 

I.2. Les fonctions chimiques :

La matière qui nous entoure peut être classée selon plusieurs critères, un premier classement sépare les corps purs des mélanges. Un corps purs est une matière composée de molécules identiques ayant toutes la même propriété que cette matière à l'échelle atomique. 

Un second classement peut s'opérer au point de vue de la composition chimique des molécules qui composent se corps purs. Selon le type d'atomes et la réactivité chimique (la façon dont réagissent les corps purs) d'autres grandes classification de la matière peuvent être faites au départ des corps purs.

 

Formule générale Nom de la formule générale (nom de la fonction chimique) Exemple
MO Oxyde métallique Fe2O3
XO Oxyde non-métallique CO2
MOH Hydroxyde (base hydroxylée) Ca(OH)2
HX Acide binaire (hydracide) HCl
HXO Acide ternaire (oxacide) H3PO4
MX Sel binaire (sel d'hydracide) KCl
MXO Sel ternaire (sel d'oxacide) Al2(SO4)3

soit 4 grandes fonctions (catégories):

Oxydes:
MO et XO
Hydroxydes ou bases hydroxylées:
MOH
Acides:
H
X et HXO
Sels:
MX et MXO

 

II. Caractéristiques des différentes fonctions

II.1. Les Oxydes non-métalliques

Formule générale : XO

Un oxyde non-métallique est le résultat de la combustion d'un non-métal (corps pur simple). C'est à dire, sa réaction avec du dioxygène (O2).

Exemple : Combustion du soufre dans le dioxygène

 

Réaction : 

Obtention :  réaction d'un non-métal avec le dioxygène

Quelques oxydes non-métalliques et leurs utilisations :

 

II.2. Oxyde métallique

Formule générale : MO

Un oxyde métallique est le produit de la réaction de combustion d'un métal avec le dioxygène.

Exemple : Combustion du magnésium dans le dioxygène

 

Réaction : 

Obtention :  réaction d'un métal avec le dioxygène

Quelques oxydes métalliques et leurs utilisations :

 

II.3. Hydroxyde (base hydroxylée)

Formule générale : MOH

Exemple : réaction de l'oxyde de magnésium avec l'eau

Obtention : réaction d'un oxyde métallique avec l'eau.

Le composé formé est un hydroxyde ou base hydroxylé. Il a est basique. Les hydroxydes sont des bases.

Les bases peuvent être caractérisées selon les critères suivants :

Les bases sont caustiques, ont une saveur amère et bleuissent le tournesol.

Les bases peuvent être détectées en utilisant des indicateurs.

Un indicateur est une substance qui change de couleur selon le milieu dans lequel elle se trouve. Ainsi, les indicateurs permettent selon leur couleur de détecter si une substance est plutôt basique ou plutôt acide.

 Voici quelques indicateurs et les couleurs qu'ils prennent en présence d'acide ou de base :

Le jus de choux rouge : un indicateur naturel et facile à réaliser !

 

Quelques autres indicateurs acide-base

 

Quelques hydroxydes et leurs utilisations :

> Attention ! Les hydroxydes sont caustiques et brûlent la peau en s'attaquant à une des protéines (molécule particulière) qui la compose.

 

II.4. Acide binaire (hydracide)

Formule générale : HX

Exemple : réaction du difluor avec le dihydrogène

Cette réaction permet de produire du fluorure d'hydrogène (acide fluorhydrique) utilisé afin de graver le verre. (Cette substance est l'une des rares qui attaque le verre. Elle est utilisée dans la gravure sur verre)

Protocole de gravure sur verre (Par Saint-Just) - http://www.saint-gobain-glass.com/saint-just/

DESCRIPTION

La gravure à l’acide est une des méthodes de gravure (il existe également le sablage). C’est un enlèvement de matière par voie chimique. Elle fait apparaître le verre sous
des aspects différents (transparent, dépoli ou dégradé).

A/ PRÉPARATION

1) Nettoyer le verre support face émail avec de l’éthanol

(cf Photo n°1).
2) Poser votre pochoir sur la couche d’émail (cf Photo n°2).
3) Laisser uniquement la zone à graver apparente. Pour

cela, utiliser du vinyle ou du scotch : faire un réservoir ou butyl pour éviter la dispersion de l’acide (cf photo 3)

B/ GRAVURE

4) Remplir le bécher en téflon d’acide fluorhydrique à
40%. En verser de petites quantités sur la surface à
graver. (cf Photo n°4).

5) Étaler l’acide fluorhydrique à l’aide d’un pinceau jusqu’à l’obtention du rendu souhaité. Rajouter de l’acide fluorhydrique si nécessaire (cf Photo n°5)

C/ RINÇAGE

6) Rincer à l’eau abondamment (cf Photo n°6)
7) Retirer le scotch et le pochoir (cf Photo n°7).

A noter : le temps de gravure peut varier fortement en fonction de la taille du motif à graver et du type de lettrage (détails), de la quantité de matière active, de l’épaisseur de la couche d’émail et la teinte de base. Il conviendra donc d’intégrer ces points dans le temps de préparation des projets. Le rendu varie selon la dilution en % de la dilution aqueuse de l’acide, le temps d’exposition et l’épaisseur de la couche d’émail. Pour les verres opales et sélénium, renouveler régulièrement l’acide (car saturation rapide).

Télécharger la fiche technique explicative

 

Obtention : réaction d'un élément non-métallique avec le dihydrogène

Le composé formé est un acide binaire. C'est un acide.

Les acides peuvent être caractérisés selon les critères suivants :

Les acides ont une saveur aigre, rougissent le papier indicateur (tournesol) et réagissent avec les bases pour former des sels.

Quelques acides binaires et leurs utilisations :

 

II.5. Acide ternaire (oxacide)

Formule générale : HXO

Exemple 1: réaction du dioxyde de soufre avec l'eau (en présence d'oxygène)

L'acide sulfurique peut être produit au départ de dioxyde de soufre, toutefois, le dioxyde de soufre devra d'abord réagir avec le dioxygène pour former du trioxyde de soufre, qui lui réagit avec l'eau pour former l'acide sulfurique (sulfate d'hydrogène).

Exemple 2 : réaction du dioxyde de carbone avec l'eau

C'est ce phénomène qui est à l'origine des grottes. En effet, l'eau de pluie se charge en dioxyde de carbone et devient acide. Cette acidité attaque le calcaire et creuse des grottes.

Obtention : réaction d'un oxyde non-métallique avec l'eau

Quelques acides ternaires et leurs utilisations :

II.6. Sel binaire (sel d'hydracide)

Formule générale : MX

Exemple: réaction du fluorure d'hydrogène avec l'hydroxyde de magnésium

Obtention : réaction d'un acide binaire avec un hydroxyde

Quelques sels binaires et leurs utilisations :

 

II.7. Sel ternaire (sel d'oxacide)

Formule générale : MXO

Exemple: réaction du sulfate d'hydrogène avec l'hydroxyde de magnésium

 

Obtention : réaction d'un acide ternaire avec un hydroxyde

Quelques sels ternaires et leurs utilisations :

 

III. Tableau de synthèse des différentes fonctions

 Complète le tableau ...

Formule générale Nom de la formule générale (nom de la fonction chimique) Formation / type de réactivité  Exemple
X + O -> X P2O5  
M + O -> MO Na2O
MO + H2O ->MOH LiOH
X + H -> XH H Br
XO + H2O -> HXO

HNO3

MOH + HX -> MX + H2O PbCl2

MOH + HXO -> MXO + H2O

Ba3( PO4 )2

 

 
 

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Source à renseigner :
Miseur L., « La Chimie.net », <http://www.lachimie.net>, novembre 2014, visité le ....