Comment ajuster une équation chimique (ou une équation de réaction) ?

I— Transformation chimique, réaction chimique et équation de réaction (ou équation chimique)

Une transformation chimique est une transformation au cours de laquelle des substances disparaissent (les réactifs) pendant que d’autres se forment (les produits).

Une réaction chimique est le modèle associé à la transformation chimique.

Les réactifs sont les substances qui disparaissent au cours d’une réaction chimique.

Les produits sont les substances qui apparaissent au cours d’une réaction chimique.

L’équation de réaction est l'écriture symbolique avec les symboles et les formules des espèces chimiques de la réaction chimique.

Exemple : Combustion complète du carbone

Expérience
(Phénomène observé) 		Début
Carbone
100 % de dioxygène 		Fin
Peu de carbone
20 % de dioxygène
80 % de dioxyde de carbone 		Transformation
chimique
Interprétation
(Modélisation de la transformation) 		Carbone + Dioxygène → Dioxyde de carbone
Du carbone et du dioxygène réagisssent pour donner du dioxyde de carbone. 		Réaction
chimique
Exploitation C + O2 → CO2
Équation
chimique

Exemple : Combustion complète du méthane

Expérience
(Phénomène observé) 		Début
Méthane
20 % de dioxygène
80 % de diazote 		Fin
Vapeur d'eau
20 % de dioxyde de carbone
80 % de diazote 		Transformation
chimique
Interprétation
(Modélisation de la transformation) 		Méthane + Dioxygène → Dioxyde de carbone + Eau
Du carbone et du dioxygène réagisssent pour donner du dioxyde de carbone. 		Réaction
chimique
Exploitation CH4 + O2 → CO2 + H2O
Équation
chimique

II— Ajuster une équation chimique

Ajuster une équation chimique, c'est déterminer les nombres (ou coefficients) à placer devant les espèces chimiques afin que les atomes présents dans les réactifs soients identiques en nature et en nombre aux atomes présents dans les produits.

III— Ajuster l'équation chimique de la combustion complète du méthane

On va ajuster l'équation chimique suivante :

CH4 + O2 → CO2 + H2O

On commence par vérifier l'atome de carbone C présent dans un seul réactif et un seul produit :

CH4 + O2 → CO2 + H2O 1C1H4 + 1O2 → 1C1O2 + 1H2O1

Réactifs :
C : 1 × 1 = 1
Produits :
C : 1 × 1 = 1

L'atome de carbone C est ajusté : 1 atome de carbone dans les réactifs et 1 atome de carbone dans les produits.

On vérifie ensuite l'atome d'hydrogène H présent aussi dans un seul des réactifs et un seul des produits.

CH4 + O2 → CO2 + H2O 1C1H4 + 1O2 → 1C1O2 + 1H2O1

Réactifs :
H : 1 × 4 = 4
Produits :
H : 1 × 2 = 2

L'atome d'hydrogène H n'est pas ajusté : 4 atomes d'hydrogène dans les réactifs et 2 atomes d'hydrogène dans les produits.
Il manque des atomes d'hydrogène dans les produits.
On modifie le nombre devant l'espèce chimique des produits qui contient des atomes d'hydogène. C'est la molécule d'eau H2O.

CH4 + O2 → CO2 + 2H2O 1C1H4 + 1O2 → 1C1O2 + 2H2O1

Réactifs :
H : 1 × 4 = 4
Produits :
H : 2 × 2 = 4

L'atome d'hydrogène est maintenant ajusté : 4 atomes d'hydrogène dans les réactifs et 4 atomes d'hydrogène dans les produits.

On termine par l'atome d'oxygène O présent dans un seul des réactifs et dans les deux produits.

CH4 + O2 → CO2 + 2H2O 1C1H4 + 1O2 → 1C1O2 + 2H2O1

Réactifs :
O : 1 × 2 = 2
Produits :
O : 1 × 2 + 2 × 1 = 4

L'atome d'oxygène O n'est pas ajusté : 2 atomes d'oxygène dans les réactifs et 4 atomes d'oxygène dans les produits.
Il manque des atomes d'oxygène dans les réactifs.
On modifie le nombre devant l'espèce chimique des réactifs qui contient des atomes d'oxygène. C'est la molécule de dioxygène O2.

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 1C1H4 + 2O2 → 1C1O2 + 2H2O1

Réactifs :
O : 2 × 2 = 4
Produits :
O : 1 × 2 + 2 × 1 = 4

L'atome d'oxygène O est maintenant ajusté : 4 atomes d'oxygène dans les réactifs et 4 atomes d'oxygène dans les produits.

L'équation chimique ajustée de la combustion du méthane est :

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 1C1H4 + 2O2 → 1C1O2 + 2H2O1

Réactifs :
C : 1 × 1 = 1
H : 1 × 4 = 4
O : 2 × 2 = 4
Produits :
C : 1 × 1 = 1
H : 2 × 2 = 4
O : 1 × 2 + 2 × 1 = 4