3.10: Équations chimiques
Les équations chimiques représentent les identités et les quantités relatives des substances impliquées dans une réaction chimique. Les substances en cours de réaction sont appelées réactifs, et leurs formules sont placées sur le côté gauche de l'équation. Les substances générées par la réaction sont appelées produits, et leurs formules sont placées sur le côté droit de l'équation. Les signes plus (+) séparent les différentes formules de réactifs et de produits, et une flèche (→) sépare les côtés des réactifs et des produits (gauche et droite) de l'équation. Les nombres relatifs d'espèces de réactifs et de produits sont représentés par des coefficients numériques, placés immédiatement à gauche de chaque formule. Un coefficient de 1 n'est généralement pas indiqué. Les plus petits coefficients possibles avec un nombre entier sont couramment utilisés dans une équation chimique, et ils sont interprétés comme des rapports. Par exemple, le méthane et l'oxygène réagissent pour produire du dioxyde de carbone et de l'eau dans un rapport de 1:2:1:2.
Le rapport indique que les coefficients les plus faibles possibles du méthane, de l'oxygène, du dioxyde de carbone et de l'eau sont respectivement de 1, 2, 1 et 2. Les coefficients peuvent être interprétés en fonction de toute unité de quantité (nombre), et cette équation peut donc être lue correctement de plusieurs façons, notamment :
i. Une molécule de méthane et deux molécules d'oxygène réagissent pour produire une molécule de dioxyde de carbone et deux molécules d'eau.
ii. Une mole de molécules de méthane et 2 moles de molécules d'oxygène réagissent pour produire 1 mole de molécules de dioxyde de carbone et 2 moles de molécules d'eau.
Les états physiques des réactifs et des produits dans les équations chimiques sont très souvent indiqués par une abréviation entre parenthèses qui suit les formules. Les abréviations standard sont les suivantes : ‘ s ’ pour les solides, ‘ l ’ pour les liquides, ‘ g ’ pour les gaz et ‘ aq ’ pour les substances dissoutes dans l'eau.
Equilibrer des équations
Dans une équation équilibrée, les nombres d'atomes pour chaque élément impliqué dans la réaction sont les mêmes du côté des réactifs et du côté des produits, ce qui répond à la loi de conservation de la matière. Une équation équilibrée peut être validée en ajoutant les nombres d'atomes de chaque côté de la flèche et en comparant ces sommes pour s'assurer qu'elles sont égales. Notez que le nombre d’atomes pour un élément donné est calculé en multipliant les coefficients de toutes les formules contenant cet élément par l’indice de l’élément dans la formule. Si un élément apparaît dans plus d'une formule d'un côté donné de l'équation, le nombre d'atomes représentés pour chacune d'entre elles doit être calculé, puis ils sont additionnés ensemble.
Pour équilibrer l'équation, les coefficients de l'équation peuvent être modifiés selon les besoins. Il est parfois pratique d'utiliser des fractions au lieu d'entiers comme coefficients intermédiaires dans le processus d'équilibrage d'une équation chimique. Lorsque l'équation est équilibrée, tous les coefficients de l’équation peuvent alors être multipliés par un nombre entier afin de convertir les coefficients fractionnaires en entiers sans modifier le nombre équilibré d'atomes.
Par exemple, la réaction de l'éthane (C2H6) avec l'oxygène produit de l'eau et du dioxyde de carbone, qui peuvent être représentés par l'équation déséquilibrée suivante :
L'équation déséquilibrée contient :
| Atomes | Réactif | Produit | Équilibré ? |
| C | 2 | 1 | Non |
| H | 6 | 2 | Non |
| O | 2 | 3 | Non |
Pour équilibrer le nombre d'atomes de carbone et d'atomes d'hydrogène, il faut multiplier CO2 par le coefficient 2 et multiplier H2O par le coefficient 3, respectivement. Cela fait passer le nombre total d'atomes d'oxygène sur le produit à 7. Pour équilibrer le nombre d'atomes d'oxygène, il faut multiplier l'oxygène par le coefficient fractionnel 7/2. Cet équilibrage initial des atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène en modifiant les coefficients des réactifs et des produits donne l'équation équilibrée provisoirement :
Une équation équilibrée conventionnelle avec des coefficients entiers uniquement est déduite en multipliant chaque coefficient par 2, pour générer l'équation :
Ce texte est adapté de Openstax, Chemistry 2e, Section 4.1 : Écrire et équilibrer des équations chimiques.
