Une réaction chimique entre deux réactifs se produit
toujours dans des proportions et des quantités bien déterminées.
Il est donc important de savoir quelle sont ces proportions. Par exemple,
dans l'industrie, il est important de connaître ces proportions
car sinon elle gâchera une partie des réactifs nécessaires
à la réaction. C'est dans cette optique que l'on se
doit d'équilibrer l'équation bilan d'une réaction
chimique. Pour ce faire, il faut procéder avec méthode
et suivre les étapes suivantes. Nous prenons comme exemple
la combustion du méthane dans le dioxygène.
- 1ère étape : on
réalise d'abord l'expérience puis on identifie les
produits formés (dans notre cas,le dioxyde de carbone et
de l'eau) ; on note les réactifs (ce que l'on a avant la
réaction) et les produits formés (après
la réaction). Pour notre exemple cela donne:
Réactifs: méthane, dioxygène
Produits: dioxyde de carbone, eau
- 2ème étape : on
écrit alors en toutes lettres le bilan de la réaction
:
- Avant la flèche c'est à dire avant la réaction
on écrit les réactifs.
- Après la flèche c'est à dire après
la réaction on écrit les produits
méthane + dioxygène -------)
dioxyde de carbone + eau
- 3ème étape : on
remplace alors les noms des réactifs et des produits par
leur formule chimique correspondante:
Laisser la souris sur les molécules pour connaître
leur composition en atomes
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Avant la réaction
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|
Après la réaction
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|
CH4
|
+
|
O2
|
------)
|
CO2
|
+
|
H2O
|
|
|
+
|
|
------)
|
|
+
|
|
| Total avant la réaction
: 1 atome de carbone, 2 atomes d'oxygène et 4 atomes
d'hydrogène |
|
Total après la réaction
: 1 atome de carbone, 4 atomes d'oxygène et 2 atomes
d'hydrogène |
On constate que le nombre de chaque type d'atomes n'est pas le
même avant et après la réaction: on dit que
l'équation bilan n'est pas équilibrée en atomes.
Cela signifie, dans la réalité, que ce n'est pas une
molécule de méthane qui réagit avec une molécule
de dioxygène pour former une molécule de dioxyde de
carbone et une molécule d'eau mais d'autres quantités
de molécules qui réagissent pour former d'autres quantités
de molécules.
- 4ème étape : il
faut donc trouver les nombres de molécules qui permettront
d'avoir le même nombre de chaque type d'atomes avant et
après la réaction : on va équilibrer en atomes
l'équation bilan de la réaction chimique. Pour cela,
repartons donc de l'équation bilan de départ
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Avant la réaction
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|
Après la réaction
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|
CH4
|
+
|
O2
|
------)
|
CO2
|
+
|
H2O
|
|
|
+
|
|
------)
|
|
+
|
|
Le nombre d'atomes de carbone (boule grise) est,pour l'instant, le
même (1) avant et après la réaction; il n'y a
donc rien à équilibrer !
Par contre le nombre d'atomes d'hydrogène (boules blanches)
n'est pas le même avant et après la réaction (on
commence par les atomes d'hydrogène plutôt que les atomes
d'oxygène car les atomes d'hydrogène ne sont présents
que dans 2 molécules sur 4 alors que les atomes d'oxygène
sont présents dans 3 molécules sur 4): 4 atomes d'hydrogène
avant et 2 seulement après la réaction.
Pour avoir 4 atomes d'hydrogène après la réaction,
il doit y avoir 2 molécules d'eau qui se forment. On a alors:
Notre équation est maintenant équilibrée en atomes
de carbone et en atomes d'hydrogène mais elle ne l'est pas
encore en atomes d'oxygène (boules rouges): on a 2 atomes d'oxygène
avant la réaction et 4 après la réaction.
Pour avoir 4 atomes d'oxygène il doit y 'avoir 2 molécules
de dioxygène au départ. On a alors:
L'équation bilan est maintenant équilibrée en
chaque type d'atomes : avant et après la réaction on
a 1 atome de carbone, 4 atomes d'hydrogène et 4 atomes d'oxygène
; il suffit maintenant de compter le nombre de chaque molécule
différente et de placer les coefficients numériques
correspondants dans l'équation bilan
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Avant la réaction
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Après la réaction
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|
CH4
|
+
|
2
O2
|
------)
|
CO2
|
+
|
2 H2O
|
Cette équation bilan exprime que, dans la réalité,
pour chaque molécule de méthane qui réagit
il est nécessaire d'avoir 2 molécules de dioxygène;
celles-ci formeront alors une molécule de dioxyde de carbone
et 2 molécules d'eau. Évidemment, dans la réalité,
il y a beaucoup plus de molécules qui sont concernées
(de l'ordre de 10 22 à 10 24 pour 1g
de matière) mais les proportions restent
toujours les mêmes.
Équations
bilans
Du mal à comprendre ? Allez voir
cette astuce.
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