Démonstration expérimentale d'une réaction exothermique

Cette séance de cours présente une réaction très exothermique qui génère beaucoup de chaleur, atteignant une température suffisamment élevée pour faire fondre le fer. La réaction implique l'aluminium et l'oxyde de fer produisant de l'oxyde d'aluminium et du fer, couramment utilisés pour le soudage des voies ferrées. L'énergie libérée transforme le fer solide en liquide et de nouveau en solide. L'enthalpie de la réaction est discutée, ainsi que l'échange d'électrons entre l'aluminium et l'oxyde de fer. La préparation stoechiométrique des réactifs est détaillée, conduisant à une réaction lente mais spectaculaire initiée par une réaction auxiliaire. La configuration consiste à mélanger des poudres d'aluminium et d'oxyde de fer, à ajouter une mèche de permanganate de potassium et à l'allumer avec du glycérol pour produire du fer fondu recueilli dans un récipient. Des précautions de sécurité sont prises tout au long de l'expérience.

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Concepts associés (28)

CH-160(b): General chemistry

Cet enseignement vise l'acquisition des notions essentielles relatives à la structure de la matière, aux équilibres et à la réactivité chimiques. Le cours et les exercices fournissent la méthodologie

Permanganate de potassium

Le permanganate de potassium est un composé chimique anhydre, solide, composé ionique d'ions potassium et d'ions permanganate de formule chimique . Les atomes de manganèse y sont au degré d'oxydation +VII, si bien que son nom selon l'IUPAC est manganate (VII) de potassium. Comme il est très soluble dans l'eau, c'est un important sel en chimie inorganique, en particulier en manganimétrie ou dosage analytique par l'ion permanganate. Le permanganate de potassium KMnO4 est un oxydant puissant.

Fer

Le fer est l'élément chimique de numéro atomique 26, de symbole Fe. Le corps simple est le métal et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, le plus souvent sous forme d'alliages divers. Le fer pur est un métal de transition ductile, mais l'adjonction de très faibles quantités d'éléments additionnels modifie considérablement ses propriétés mécaniques. Allié au carbone et avec d'autres éléments d'addition il forme les aciers, dont la sensibilité aux traitements thermomécaniques permet de diversifier encore plus les propriétés du matériau.

Aluminium

L'aluminium est l'élément chimique de numéro atomique 13, de symbole Al. Il appartient au groupe 13 du tableau périodique ainsi qu'à la famille des métaux pauvres. Le corps simple aluminium est un métal malléable, argenté, peu altérable à l'air et peu dense. C'est le métal le plus abondant de l'écorce terrestre et le troisième élément le plus abondant après l'oxygène et le silicium ; il représente en moyenne 8 % de la masse des matériaux de la surface solide de la planète.

Permanganate

Le permanganate (MnO4−) est l'anion des sels de l'acide permanganique, constitué de 4 atomes d'oxygène autour d'un de manganèse. On parle souvent de permanganate pour désigner le permanganate de potassium. Les permanganates sont notamment utilisés pour la synthèse de produits chimiques, en chimie analytique — titrations volumétriques par oxydoréduction, telles l'oxydabilité ou le dosage de l'acide oxalique — et en médecine — pour désinfecter. Le contre-ion est généralement le potassium.

Manganate de potassium

Le manganate de potassium ou manganate(VI) de potassium est un composé inorganique de formule . Ce sel vert est notamment rencontré comme intermédiaire lors de la production industrielle du permanganate de potassium. K2MnO4 est constitué de cations K+ et d'anions MnO42−. Il cristallise dans le système orthorhombique avec comme paramètres de maille, a = , b = et c = . Le groupe d'espace est Pnma () et il y a quatre K2MnO4 dans l'unité cellulaire. Les anions sont tétraédriques avec une distance Mn-O moyenne de et l'angle O-Mn-O moyen est de .

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