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Conservation de la masse

Avant de découvrir que la masse est une des formes de l'énergie, les lois de la physique et de la chimie avaient comme principe la conservation de la masse.

Loi de Lavoisier

Le médecin Jean Rey a publié en 1630 un ouvrage sous le titre Essais sur la recherche de la cause pour laquelle l’étain et le plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.) augmentent de poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale...) quand on les calcine. Cet ouvrage resta longtemps ignoré, jusqu'à ce que, en 1777, Antoine Lavoisier énonce la loi qui porte aujourd'hui son nom devant l'Académie (Une académie est une assemblée de gens de lettres, de savants et/ou d'artistes reconnus par leurs pairs, qui a pour mission de veiller aux usages dans...) des sciences : " Rien ne se perd, rien ne se crée, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) se transforme. "

Ce principe est par exemple illustré par la réaction suivante : Ag+ + Cl- -> AgCl

Soient un ion (Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Le terme vient de l'anglais, à partir de l'adjectif grec ἰόν (ion), se...) Ag+ et un ion Cl-, à la fin de la réaction, les deux ions n'ont pas disparu, il n'en est pas apparu de nouveau, ils se sont simplement associés chimiquement. Les quantités de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace...) restent donc les mêmes au fil de la réaction. Si la somme de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la...) des réactifs au début de la réaction est de 10 g, alors la somme de la masse des produits à la fin de la réaction est également de 10 g.

Énergie de réaction

On sait aujourd'hui que ce qu'on appelle l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) de réaction dans une réaction chimique est due à la nature quantique de la structure électronique de la matière.

Cette nature quantique limite les configurations électroniques possibles et définit l'énergie qui leur correspond. Une réaction chimique correspond à la transition d'une configuration à une autre (passage d'un niveau d'énergie à un autre).

Si le niveau d'énergie d'arrivée est plus élevé que celui de départ, il faut fournir de l'énergie. La réaction est dite endo-énergétique ou endo-thermique (l'énergie étant fournie par le milieu, la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) de celui-ci diminue).

Si le niveau d'énergie d'arrivée est plus bas que celui de départ, il y a dégagement d'énergie. La réaction est dite exo-énergétique ou exo-thermique (l'énergie libérée est capturée par le milieu dont la température augmente).

Dans le cas d'une réaction nucléaire (Une réaction nucléaire est une transformation d'un ou plusieurs noyaux atomiques, elle se distingue d'une réaction chimique qui concerne les électrons ou les liaisons entre...) (fission ou fusion), la masse des noyaux des constituants de départ et d'arrivée est différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application...). Cette différence se traduit sous forme d'énergie par la célèbre relation d'Einstein E = mc2, où E est l'énergie libérée lors de la réaction et m l'écart de masse entre l'état initial et l'état final et où "c" est la célérité (La célérité (traditionnellement notée c) est la vitesse de propagation d'un phénomène ondulatoire. Elle varie selon les composantes fréquentielles de l'onde et son milieu de propagation.) qui est la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour « célérité », la lumière se manifestant macroscopiquement comme un...) dans le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) de 300 000 km/s .

L'énergie libérée lors d'une réaction nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) est bien plus importante que celle impliquée lors d'une réaction chimique. Par exemple, la fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la fusion...) d'un proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive.) et d'un neutron (Le neutron est une particule subatomique. Comme son nom l'indique, le neutron est neutre et n'a donc pas de charge électrique (ni positive, ni négative). Les...) pour former un noyau de deutérium (Le deutérium (symbole 2H ou D) est un isotope naturel de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 1 neutron. Son nombre de masse est 2.) libère 3,36×10-13 J alors que la combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.) de l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) et de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) ne libère que 4,75×10-19 J par molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les...) d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), soit environ 700 mille fois moins d'énergie.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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