Questions - Réponses

Sciences

Pourquoi quand on mélange le baryum et l'eau distillée, la température de l'eau baisse?

Didier Perret

Réponse de Didier Perret

Docteur

Section de chimie et biochimie
Université de Genève

La question n’est pas correcte, car le baryum métallique Ba réagit très brutalement avec l’eau en dégageant de la chaleur et en formant de l’hydroxyde de baryum Ba(OH)2 et du dihydrogène H2. Le baryum métallique réagit d’ailleurs aussi très rapidement avec le dioxygène O2 présent dans l’air. La grande réactivité du baryum Ba conduit à ce que ce métal n’existe pas sous forme métallique sur Terre, mais sous forme de sels ou d’hydroxyde.

La question porte donc plutôt sur les sels à base de baryum (qui sont, pour la plupart, toxiques), dont certaines combinaisons avec d’autres substances font diminuer la température.

A titre d’exemple, considérons la réaction entre l’hydroxyde de baryum octahydraté (Ba(OH)2 sur lequel 8 molécules d’eau sont immobilisées : Ba(OH)2·8H2O) et le thiocyanate d’ammonium (NH4SCN). Lorsque ces deux substances solides sont mélangées, elles réagissent et produisent du thiocyanate de baryum (Ba(SCN)2), de l’ammoniaque (NH3) sous forme gazeuse, ainsi que de l’eau H2O (les molécules d’eau qui étaient immobilisées sur l’hydroxyde de baryum sont libérées sous forme d’eau liquide).

Mais l’observation la plus exemplaire lors de cette réaction est que la température du milieu va drastiquement baisser. Si la réaction est effectuée dans un récipient en verre à fond plat (un bécher), et que ce dernier est posé sur une surface humide, la température baisse tellement que le récipient reste « collé » car l’eau présente sur la surface gèle !

Bien que l’effet soit spectaculaire, il n’y a rien de surprenant à ce phénomène : pour pouvoir se dérouler, la réaction doit « prendre » la chaleur présente dans l’environnement proche (et donc la température de l’environnement descend). Une telle réaction est dite « endothermique » (qui prend vers elle la chaleur environnante).

A l’inverse, d’autres réactions « donnent » de la chaleur à leur environnement proche (et donc la température de l’environnement monte) ; ces réactions sont dites « exothermiques » (qui perdent de la chaleur vers l’environnement).

On retiendra qu’une réaction chimique quelconque peut soit perdre de la chaleur, soit en prendre, soit laisser un bilan thermique neutre, pour se dérouler. La thermodynamique, science qui étudie les échanges thermiques et les transformations de l’énergie en ses différentes formes, peut prédire si une réaction chimique chauffera ou refroidira son environnement, sur la base des propriétés intrinsèques aux atomes qui constituent les molécules impliquées dans la réaction.

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