Modéliser une transformation par une équation de réaction

L'écriture d'une équation de réaction

Une transformation chimique se modélise par une équation de réaction, qui s'écrit sous la forme réactifs → produits, en indiquant l'état physique de chaque espèce entre parenthèses.

Ajuster une équation de réaction

Une équation de réaction doit être ajustée à l'aide de nombres stœchiométriques placés devant chaque espèce, de façon à respecter la conservation des éléments chimiques : chaque élément doit apparaître en nombre identique dans les réactifs et dans les produits.

Exemple : la combustion du méthane s'écrit CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(g). On vérifie : 1 carbone à gauche et à droite, 4 hydrogènes à gauche et à droite (2 × 2), 4 oxygènes à gauche (2 × 2) et à droite (2 dans CO₂ + 2 dans 2 H₂O).

La notion d'espèce spectatrice

Une espèce spectatrice est présente dans le milieu réactionnel, mais son état chimique ne change pas au cours de la réaction : elle n'apparaît donc pas dans l'équation de réaction ajustée.

Exemple : lors de la réaction entre l'acide chlorhydrique HCl(aq) et l'hydroxyde de sodium NaOH(aq), l'ion sodium Na⁺ et l'ion chlorure Cl^- restent inchangés en solution : ce sont des espèces spectatrices, et la réaction s'écrit H₃O⁺(aq) + HO^-(aq) → 2 H₂O(l).

Deux autres réactions de référence

L'action d'un acide sur un métal, comme le zinc, s'écrit Zn(s) + 2 H⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + H₂(g).

L'action d'un acide sur le calcaire s'écrit CaCO₃(s) + 2 H⁺(aq) → Ca²⁺(aq) + H₂O(l) + CO₂(g).

L'essentiel

Une équation de réaction s'écrit réactifs → produits, ajustée par des nombres stœchiométriques.
Ajuster une équation revient à respecter la conservation de chaque élément chimique.
Une espèce spectatrice ne figure pas dans l'équation ajustée, car son état ne change pas.
Piège classique : oublier de vérifier la conservation de tous les éléments, y compris ceux qui semblent secondaires comme l'hydrogène ou l'oxygène.

Aspect énergétique d'une transformation chimique