Les équations chimiques en réaction chimique – Physique-Chimie

Le cours en une phrase simple : les équations chimiques décrivent ce qui réagit et ce qui se forme, et se balancent pour respecter la conservation de la masse.

Objectifs

Comprendre ce qu’est une équation chimique et ce que signifient réactifs et produits.
Savoir écrire une équation chimique avec les indices et coefficients corrects.
Appliquer la conservation de la masse pour équilibrer une réaction simple et une réaction plus complexe.
Savoir lire les états physiques et les symboles associatifs (l, g, aq, s).

Notions clés

Une équation chimique résume une réaction par une écriture synthétique. À gauche figurent les réactifs et, séparés par la flèche, les produits qui en résultent. Les coefficients montrent le nombre relatif des molécules. Par définition, les molécules et le nombre d’atomes doivent être les mêmes des deux côtés (conservation de la masse).

Notion clé : réactifs et produits sont les substances impliquées et obtenues. On écrit les états physiques entre parenthèses à côté des formules, par exemple: \(\ce{CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O}\).

Exemples résolus

Exemple 1 : balancement de la réaction de combustion du méthane

Écriture initiale non équilibrée : \(\ce{CH4 + O2 -> CO2 + H2O}\)

Étape 1 : écrire l’équation brute avec les formules chimique: CH4 + O2 -> CO2 + H2O.

Étape 2 : équilibrer le carbone: CH4 + O2 -> CO2 + H2O (C = 1 des deux côtés, donc CO2 contient 1 C).

Étape 3 : équilibrer l’hydrogène: CH4 + O2 -> CO2 + 2 H2O (2 H2O apporte 4 H).

Étape 4 : équilibrer l’oxygène: CO2 contient 2 O et 2 H2O contient 2×1 O soit 4 O ; côté réactifs O2 doit être 4/2 = 2 Coeff. Donc CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O.

Voir la solution

Équation équilibrée : \(\ce{CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O}\).

Quel est le coefficient de O2 dans l’équation équilibrée ?

La réponse est 2 car il faut 2 atomes d’oxygène (O2) pour équilibrer CO2 et H2O.

Exemple 2 : équation de synthèse de l’ammoniac (Haber)

Écriture équilibrée : \(\ce{N2 + 3 H2 -> 2 NH3}\).

Étape 1 : N2 et H2 en réactifs.

Étape 2 : ajuster NH3 pour équilibrer N et H.

Étape 3 : coefficients trouvés: 1 et 3 et 2.

Quel est le coefficient devant NH3 dans l’équation équilibrée ?

Le coefficient devant NH3 est 2 pour équilibrer les 2 atomes d’azote sur les deux côtés.

Réactifs

Substances présentes avant la réaction

Produits

Nouveaux composés formés

Conservation

Masse tot. conservée (équilibre)

Schéma simple de la réaction

Frise chronologique (évolution simple)

1770 Lavoisier pose les bases de la conservation de la masse et des réactions chimiques.
1789 Publication des lois qui encadrent les équations chimiques modernes.

Erreurs fréquentes

Oublier un coefficient sur un élément, ce qui déséquilibre l’équation.
Écrire les états physiques sans les indiquer après les formules.
Confondre réactifs et produits lors de la rédaction de l’équation équilibrée.

Récapitulatif

Une équation chimique représente une réaction et comporte réactifs → produits.
La conservation de la masse conduit à équilibrer en ajustant les coefficients.
Les molécules et les états (l, g, aq, s) donnent des informations sur les conditions de la réaction.