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Equilibrer une équation de réaction

Une transformation chimique peut se résumer par une équation de réaction. Il est nécessaire de savoir équilibrer cette équation de réaction.

Equilibrer l'équation de réaction suivante :

\(\displaystyle{\ce{CH4} + \ce{O2} \ce{->}\ce{H2O} + \ce{CO2}}\)

Etape 1

Repérer les atomes qui ne sont pas en même quantité dans les réactifs et dans les produits.

On repère les atomes qui ne sont pas équilibrés, c'est-à-dire qui sont présents dans des quantités différentes dans les réactifs et dans les produits.

  • Le carbone est équilibré. Il y a un atome de carbone dans les réactifs et un atome de carbone dans les produits.
  • L'oxygène n'est pas équilibré. Il y a deux atomes d'oxygène dans les réactifs et trois atomes d'oxygène dans les produits.
  • L'hydrogène n'est pas équilibré. Il y a quatre atomes d'hydrogène dans les réactifs et deux atomes d'hydrogène dans les produits.
Etape 2

Equilibrer d'abord un atome au choix

On choisit un atome que l'on équilibre en ajoutant un coefficient multiplicateur avant la formule de la molécule.

Le coefficient multiplicateur multiplie l'ensemble des atomes présents dans la molécule, celui que l'on veut équilibrer mais également les autres.

Si on ajoute un coefficient multiplicateur de 3 à la molécule \(\displaystyle{\ce{CH4}}\) cela s'écrit : \(\displaystyle{3 \ce{CH4}}\).

On a donc, après l'ajout du coefficient :

  • 3 atomes de carbone
  • 12 atomes d'hydrogène (\(\displaystyle{4 \times 3 = 12}\))

Pour choisir le premier atome à équilibrer, on choisit si possible celui qui n'est présent qu'une seule fois dans les réactifs et une seule fois dans les produits.

On équilibre d'abord l'atome d'hydrogène présent dans une seule molécule des réactifs et une seule molécule des produits.
Il y a 4 atomes d'hydrogène dans les réactifs (\(\displaystyle{\ce{CH4}}\)) et deux atomes d'hydrogène dans les produits (\(\displaystyle{\ce{H2O}}\)).

On ajoute un coefficient de 2 devant la molécule d'eau (\(\displaystyle{\ce{H2O}}\)) pour avoir 4 atomes d'hydrogène dans les produits, afin de les faire correspondre aux 4 atomes d'hydrogène présents dans les réactifs.

On obtient la réaction :

\(\displaystyle{\ce{CH4} + \ce{O2} \ce{->} 2 \ce{H2O} + \ce{CO2}}\)

Etape 3

Repérer les atomes non équilibrés après l'ajout du coefficient

On réalise la même étape que l'étape 1 mais cette fois avec l'ajout du multiplicateur.

  • Si l'ensemble des atomes sont au même nombre dans les réactifs et dans les produits alors l'équation de réaction est équilibrée.
  • Si l'ensemble des atomes ne sont pas au même nombre dans les réactifs et dans les produits alors il faut réaliser de nouveau l'étape 2 jusqu'à ce que l'ensemble de l'équation soit équilibrée.

On a l'équation de réaction avec les atomes d'hydrogène équilibrés :

\(\displaystyle{\ce{CH4} + \ce{O2} \ce{->} 2 \ce{H2O} + \ce{CO2}}\)

  • Il y a un atome de carbone dans les réactifs et un atome de carbone dans les produits. Les atomes de carbone sont équilibrés.
  • Il y a 4 atomes d'hydrogène dans les réactifs et 4 atomes d'hydrogène dans les produits. Les atomes d'hydrogène sont équilibrés.
  • Il y a 2 atomes d'oxygène dans les réactifs et 4 atomes d'oxygène dans les produits. Les atomes d'oxygène ne sont pas équilibrés.

On reprend l'étape de l'ajout d'un coefficient pour l'atome d'oxygène.

Il faut placer un coefficient multiplicateur de 2 devant la molécule de dioxygène pour qu'il y ait 4 atomes d'oxygène dans les réactifs (car il y a 4 atomes d'oxygène dans les produits).
On obtient l'équation suivante :

\(\displaystyle{\ce{CH4} +2\ce{O2} \ce{->} 2 \ce{H2O} + \ce{CO2}}\)

On vérifie de nouveau si chaque atome est bien au même nombre dans les réactifs et dans les produits :

  • Il y a un atome de carbone dans les réactifs et un atome de carbone dans les produits. Les atomes de carbone sont équilibrés.
  • Il y a 4 atomes d'hydrogène dans les réactifs et 4 atomes d'hydrogène dans les produits. Les atomes d'hydrogène sont équilibrés.
  • Il y a 4 atomes d'oxygène dans les réactifs et 4 atomes d'oxygène dans les produits. Les atomes d'oxygène sont équilibrés.

L'ensemble des atomes de l'équation de réaction sont au même nombre dans les réactifs et dans les produits. L'équation est équilibrée.

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