I. Situation d’apprentissage
Au cours d’une expérience de chimie, un élève observe la transformation d’un mélange de réactifs en nouveaux produits (formation de gaz, changement de couleur, précipité…). Il souhaite traduire cette transformation par une équation chimique correcte respectant les lois de conservation.
II. Réaction chimique et équation-bilan
1. Réaction chimique
Une réaction chimique est une transformation au cours de laquelle des réactifs sont consommés et des produits apparaissent.
Exemple : combustion du méthane dans le dioxygène :
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
2. Équation-bilan
L’équation-bilan d’une réaction chimique indique les formules des réactifs et des produits et les coefficients stœchiométriques qui respectent les lois de conservation.
III. Lois de conservation
1. Conservation de la masse
Au cours d’une réaction chimique, la masse totale des réactifs est égale à la masse totale des produits (loi de Lavoisier).
Autrement dit, il n’y a ni création ni disparition de matière, seulement réorganisation des atomes.
2. Conservation des éléments chimiques
Dans une réaction chimique, pour chaque élément chimique, le nombre total d’atomes est le même dans les réactifs et dans les produits.
Pour écrire une équation-bilan, on doit donc vérifier pour chaque élément (C, H, O, Cl…) que :
Nombre d’atomes dans les réactifs = nombre d’atomes dans les produits
3. Conservation de la charge électrique
Dans une réaction faisant intervenir des ions, la somme des charges doit être la même de part et d’autre de la flèche.
IV. Équilibrage d’une équation chimique
1. Principe
- Écrire d’abord l’équation non équilibrée avec les bonnes formules des réactifs et des produits.
- Ajuster ensuite les coefficients stœchiométriques de façon à respecter la conservation de chaque élément.
2. Méthode générale
- Écrire les formules des réactifs et des produits.
- Compter les atomes de chaque élément des deux côtés.
- Ajuster les coefficients entiers les plus simples pour équilibrer les atomes.
- Vérifier en fin que tous les éléments (et les charges, le cas échéant) sont conservés.
3. Exemple simple
Oxydation du fer par le dioxygène :
Équation non équilibrée : Fe + O₂ → Fe₂O₃
Après équilibrage :
4 Fe + 3 O₂ → 2 Fe₂O₃
V. Applications et exercices types
1. Reconnaître une équation correcte
- Vérifier que les formules sont correctes (H₂O, CO₂, NaCl…).
- Vérifier que le nombre d’atomes de chaque élément est conservé.
- Vérifier la conservation des charges si des ions interviennent.
2. Équilibrer des équations données
- Compléter les coefficients dans des équations du type :
- a Fe + b O₂ → c Fe₂O₃
- a H₂ + b O₂ → c H₂O
- a Na + b Cl₂ → c NaCl
VI. À retenir
✔ L’équation-bilan d’une réaction chimique traduit la transformation des réactifs en produits.
✔ Elle doit respecter la conservation de la masse et du nombre d’atomes pour chaque élément.
✔ En présence d’ions, elle doit aussi respecter la conservation de la charge électrique.
✔ L’équilibrage se fait en ajustant les coefficients stœchiométriques.
Créé par Haniel_dev