L’enquête des deux grammes disparus
Verse le vinaigre sur le bicarbonate et bouche le flacon : ça mousse, un gaz naît… et la balance ne bronche pas d’un gramme. Refais exactement la même expérience SANS bouchon : elle glisse de 55 à 53 g. Deux grammes envolés ? Pas si vite — l’enquête va les retrouver.
L'essentiel
Quand une transformation chimique se produit dans un récipient fermé, la masse totale ne change pas : la masse des nouveaux produits est égale à la masse des réactifs de départ. La balance affiche la même valeur avant et après. Si le récipient est ouvert et qu'un gaz s'échappe, la balance affiche moins — mais la matière n'a pas disparu, le gaz est simplement parti dans l'air.
L'idée à retenir
Au cours d’une transformation chimique, la masse totale se conserve. Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme — la formule résume la loi de conservation de la masse établie par Lavoisier (1789) : la masse des produits formés est égale à la masse des réactifs consommés. Mais la balance ne le montre qu’en SYSTÈME FERMÉ, où rien ne sort ni n’entre. En système ouvert, un gaz qui s’échappe fait baisser la masse LUE — la matière n’a pas disparu pour autant : elle a seulement quitté le récipient.
Comment ça marche, étape par étape
- Plan ① — Le flacon FERMÉ. 50 g de vinaigre + 5 g de bicarbonate : la balance affiche 55 g. On bouche, la réaction mousse, un gaz se forme… et la balance affiche TOUJOURS 55 g : enfermé, le gaz est pesé lui aussi. En système fermé, la masse totale se conserve — masse des produits = masse des réactifs. C’est la loi de Lavoisier.
- Plan ② — Le bécher OUVERT. Même réaction, sans bouchon : la balance glisse de 55 à 53 g. Les 2 g manquants ne se sont pas volatilisés en rien : ce sont 2 g de dioxyde de carbone partis dans l’air du labo. L’inventaire referme l’enquête : 53 g (dans le bécher) + 2 g (dans l’air) = 55 g. La matière n’a pas disparu — elle a seulement changé d’endroit.
Comprendre
Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme — la formule résume la loi de conservation de la masse établie par Antoine Lavoisier (1789) : au cours d'une transformation chimique, la masse totale se conserve, c'est-à-dire que la masse totale des produits formés est égale à la masse totale des réactifs consommés. Mais cette égalité n'est visible sur la balance qu'à une condition : que la transformation se fasse en système fermé, c'est-à-dire dans un récipient d'où rien ne peut sortir ni entrer. Prenons un flacon fermé contenant 50 g de vinaigre et 5 g de bicarbonate de soude ; la masse de départ est 50 + 5 = 55 g.
Lorsqu'on les mélange, une transformation chimique se produit et un gaz, le dioxyde de carbone, se forme. Comme le flacon est fermé, ce gaz reste à l'intérieur : la balance affiche toujours 55 g. La masse s'est conservée.
Refaisons l'expérience dans un bécher ouvert : cette fois, la balance passe de 55 g à 53 g. Les 2 g manquants ne se sont pas volatilisés au sens de « disparus » : ce sont 2 g de dioxyde de carbone qui se sont échappés dans l'air. La matière est toujours là, mais elle a quitté le récipient.
C'est ce qui explique qu'une bûche qui brûle laisse des cendres bien plus légères : les gaz formés sont partis dans l'atmosphère. La conservation de la masse permet aussi de calculer une masse manquante : si l'on connaît la masse des réactifs et d'une partie des produits, on retrouve la masse restante par une addition ou une soustraction.
Le cours
La loi de conservation de la masse, établie par Lavoisier, énonce que la masse totale se conserve au cours d'une transformation chimique : la masse totale des produits formés est égale à la masse totale des réactifs consommés. Cette conservation se vérifie sur une balance à condition de travailler en système fermé, un récipient d'où aucune matière ne peut sortir ni entrer. Exemple : dans un flacon fermé, 50 g de vinaigre et 5 g de bicarbonate (55 g au total) réagissent ; il se forme du dioxyde de carbone, mais comme rien ne sort, la balance indique encore 55 g.
En système ouvert, la masse mesurée peut varier : si un gaz produit s'échappe, la balance diminue (le bécher passe de 55 g à 53 g, soit 2 g de dioxyde de carbone partis dans l'air) ; à l'inverse, si un gaz de l'air est capté, elle peut augmenter. Dans les deux cas, la matière n'est ni créée ni détruite : elle change seulement de récipient. Une bûche qui brûle laisse des cendres plus légères parce que des gaz s'échappent, non parce que la matière disparaît.
Enfin, la conservation de la masse est un outil de calcul : connaissant la masse des réactifs et d'un produit, on trouve la masse d'un autre produit par addition ou soustraction.
Vois cette notion fonctionner : la scène animée, plan par plan →
Les erreurs fréquentes
- Quand un objet brûle et qu'il ne reste que des cendres plus légères, de la matière a disparu.
- La matière ne disparaît pas : des gaz se sont formés et sont partis dans l'air (système ouvert). Réalisée en système fermé, la même combustion conserve la masse totale.
- La masse mesurée se conserve dans tous les cas, même en récipient ouvert.
- Sur la balance, la conservation n'est visible qu'en système fermé. En récipient ouvert, un gaz formé peut s'échapper (ou un gaz de l'air être capté) et faire varier la masse lue, même si la matière totale est bien conservée.
Tu maîtrises la notion si…
- Énoncer que la masse totale se conserve au cours d'une transformation chimique en système fermé (masse des produits = masse des réactifs).
- Calculer une masse manquante à partir de la conservation de la masse.
- Expliquer une variation de masse en système ouvert par un gaz qui s'échappe (ou qui est capté), sans disparition de matière.
Vérifie que tu as compris
Une transformation chimique se déroule dans un flacon fermé. Que devient la masse totale ?
Réponse Elle reste la même
En système fermé, la masse se conserve (loi de Lavoisier) : la masse totale des produits est égale à la masse totale des réactifs.
Dans un récipient fermé, 7 g de fer réagissent avec 3 g de dioxygène et donnent de l'oxyde de fer. Quelle masse d'oxyde de fer se forme ?
Réponse 10 g
La masse se conserve en système fermé : masse du produit = masse des réactifs = 7 + 3 = 10 g d'oxyde de fer.
Une bougie brûle sur une balance, à l'air libre : la masse mesurée diminue au fil du temps. Qu'en conclure ?
Réponse La matière n'a pas disparu : des gaz produits (dioxyde de carbone, eau) se sont échappés dans l'air
En système ouvert, les gaz formés (dioxyde de carbone et vapeur d'eau) quittent la balance : la masse mesurée baisse, mais la matière n'a pas disparu. En système fermé, elle resterait constante.
S'entraîner sur cette notion
La scène s'anime pas à pas, la mascotte t'explique, puis tu t'entraînes. Gratuit pour commencer.
Ouvrir cette scène dans Azulma →Les quatre étapes pour maîtriser cette notion
En système fermé, la masse totale ne change pas.
Regarde les deux afficheurs reliés par la ligne d’égalité : 55 g avant, 55 g après. Rien ne sort du flacon bouché — le gaz formé reste enfermé et il est pesé lui aussi. La masse totale se conserve.
Masse des produits = masse des réactifs — en système fermé.
Énonce la loi de Lavoisier : la masse totale des produits formés est égale à la masse totale des réactifs consommés. Sur la balance, elle ne se vérifie qu’en système FERMÉ (rien ne sort, rien n’entre). Et la raison profonde est à droite : les atomes se réarrangent sans être créés ni détruits — mêmes atomes, même masse.
Masse des produits = 50 + 5 = 55 g.
Déroule les trois marches : flacon FERMÉ → rien ne sort ; donc la masse totale se conserve ; donc masse des produits = masse des réactifs = 50 + 5 = 55 g. Piège à éviter : le gaz formé est un produit, il est pesé lui aussi — on ne retire rien.
Les gaz emportent la masse : système ouvert.
La matière ne disparaît pas : la bougie brûle en système OUVERT et les gaz formés (dioxyde de carbone et vapeur d’eau) s’échappent dans l’air. Attention au bilan : 20,0 g avant → 19,2 g de bougie + 0,8 g de CIRE partie en gaz. Les 0,8 g mesurent la cire consommée, pas la masse des gaz formés : ceux-ci emportent aussi le dioxygène pris à l’air, donc ils pèsent plus. Sous une cloche fermée, où rien ne pourrait sortir, la masse totale ne changerait pas.
Dans le même chapitre
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