Les réactions sont fondamentales dans l'étude de la chimie, comme tu le sais. Les équations chimiques nous permettent de représenter chaque réaction chimique de manière simple et facile.
Tu ne peux pas échapper aux réactions en chimie. Elles sont indispensables pour comprendre le fonctionnement des choses et découvrir les propriétés d'une substance. Par exemple, nous pouvons nous appuyer sur des équations chimiques pour expliquer la formation d'une molécule d'eau à partir d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogènes.
Nous utilisons des équations chimiques pour représenter chaque réaction, au niveau de lycée et au-delà, il est donc important que tu les comprennes !
- Nous allons découvrir les molécules, la formule chimique, l'équation à mots et à symboles.
- Ensuite, nous verrons ce qu'est une réaction chimique, réactifs, produits et équilibre dynamique.
- Puis, nous examinons la loi de conservation de la masse, coefficients de réaction et les symboles d'état.
- Enfin, nous apprendrons également à équilibrer une équation chimique.
Équation chimique et molécules
Les molécules sont des unités de matière composées de plus d'un atome. Les atomes se lient chimiquement entre eux pour former des molécules.
Souvent, cette combinaison ou réaction chimique se produit entre des atomes de plus d'un élément.
Pour simplifier, les atomes sont les unités les plus fondamentales des éléments, ou de la matière qui ne peut pas être décomposée chimiquement davantage, et les molécules sont les unités les plus fondamentales des composés, ou de la matière constituée de plus d'un élément chimiquement lié.
Qu'est-ce qu'une formule chimique ?
Une formule chimique est une formule qui indique combien d'atomes d'un élément particulier, ou de plusieurs éléments, se trouvent dans un certain composé chimique.
Les nombres qui apparaissent en indice sur certains symboles de la formule sont utilisés pour représenter le nombre d'atomes particuliers présents dans la substance chimique.
La formule chimique de l'eau est \( H_2O \) . L'indice du symbole de l'hydrogène est un deux, ce qui signifie que l'eau contient deux atomes d'hydrogène. L'atome d'oxygène n'a pas d'indice, car il n'y a qu'un seul atome d'oxygène dans la formule chimique de l'eau.
Équations à mots
L'une des façons de représenter une réaction est d'utiliser une équation avec des mots. C'est-à-dire en écrivant les noms de toutes les substances.
Par exemple, l'équation chimique de la photosynthèse est la suivante :
$$ Dioxyde \ de \ carbone + Eau \rightarrow Glucose + Oxygène $$
Ou,
$$ Hydrogène + Oxygène \rightarrow Eau $$
Cette équation nous dit que si on ajoute de l'hydrogène et de l'oxygène ensemble, on obtient de l'eau.
Comme tu peux le voir, les réactifs sont à gauche, et les produits à droite.
S'il y a plusieurs substances, nous les séparons à l'aide du signe " \( + \) " .
C'est exactement la même chose qu'une somme en maths, par exemple \( 2+3 = 5 \) , il suffit de remplacer le " \( = \) " par un " \( \rightarrow \) " !
Équations à symboles
Les équations à mots sont excellentes, car elles nous indiquent quelles substances sont utilisées et ce qu'elles deviennent dans une réaction. Mais que faire si tu veux savoir quelle quantité de chaque substance réagit ? Comme dans l'exemple de l'hydrogène et de l'oxygène qui produisent de l'eau, y a-t-il une quantité égale d'hydrogène et d'oxygène qui réagit, ou y a-t-il plus de l'un ou de l'autre ? L'utilisation d'équations symboliques peut nous aider à comprendre cela !
L'équation à symboles pour la même réaction est la suivante :
$$ 2H_{2} + O_{2} \rightarrow 2H_{2}O $$
Tu auras remarqué que certaines substances sont précédées du chiffre " \( 2 \) " . S'il n'y a pas de chiffre devant une substance, nous supposons toujours qu'elle est " \( 1 \) ". Nous plaçons des chiffres devant chaque substance impliquée dans une réaction pour indiquer le rapport d'unités de chaque substance. S'il n'y a pas de chiffre, nous supposons qu'il s'agit d'un " \( 1 \) ".
Dans cet exemple, \( 2 \) unités d'hydrogène réagissent avec une unité d'oxygène pour produire \( 2 \) unités d'eau. La taille de chaque unité n'a pas d'importance, mais nous avons deux fois plus d'unités d'hydrogène que d'unités d'oxygène.
Cela signifie que dans cette réaction, il y a deux fois plus de molécules d'hydrogène et d'eau que de molécules d'oxygène.
Ne t'inquiète pas si tu ne sais pas d'où viennent ces nombres ou pourquoi ce sont des \( 2 \) et non des \( 3 \) ou des \( 4 \) ! Nous apprendrons tout cela plus tard, lorsque nous équilibrerons les équations chimiques.
Qu'est-ce qu'une réaction chimique ?
Une réaction chimique se produit lorsque des atomes prêtent, empruntent ou partagent des électrons afin de créer une nouvelle substance.
Dans tous les cas de réaction chimique, les substances, ou produits, formés auront des propriétés physiques et chimiques complètement différentes.
Dans une réaction chimique, les éléments qui réagissent ou entrent dans la réaction, sont appelés réactifs.
Lorsque la réaction chimique est terminée, les produits sont ce qui reste.
Réactifs
Les réactifs sont les matières premières d'une réaction qui subissent un changement chimique pour former un produit.
Il peut y avoir un réactif qui se décompose ou deux ou plusieurs réactifs qui se réarrangent chimiquement en divers produits. Il est important de noter que la matière ne peut être ni créée ni détruite ; elle est simplement réarrangée.
Produits
Le deuxième composant le plus important d'une équation est les produits.
Les produits sont les nouvelles substances formées à partir des réactifs qui subissent un changement chimique.
Équilibre dynamique
L'équilibre dynamique est un équilibre dans lequel le taux de la réaction en avant est égal au taux de la réaction en arrière.
Il y a un taux égal de mouvement entre les réactifs et les produits de sorte qu'il n'y a pas de changement net dans le rapport entre les réactifs et les produits. Cela ne se produit que dans les réactions réversibles. L'équilibre dynamique est un exemple de système à l'état stable.
La loi de conservation de la masse
La loi de la conservation de la masse est l'une des lois les plus importantes en chimie. Elle stipule que les atomes ne peuvent pas être créés ou détruits dans une réaction chimique.
Dans les équations chimiques, cela signifie qu'il doit y avoir le même nombre de chaque type d'atome du côté du réactif (gauche) de l'équation que du côté du produit (droit) de l'équation.
Équation chimique
Une équation chimique est une représentation symbolique d'une réaction chimique sous la forme de symboles et de formules, dans laquelle les entités réactives sont indiquées du côté gauche et les entités produites du côté droit.
Équilibre des équations chimiques
Une équation équilibrée est une équation pour une réaction chimique dans laquelle le nombre d'atomes pour chaque élément de la réaction et la charge totale sont les mêmes pour les réactifs et les produits. En d'autres termes, la masse et la charge sont équilibrées des deux côtés de la réaction.
Dans toute réaction chimique, la même masse de matière doit se retrouver dans les produits que dans les réactifs.
Comment équilibrer une équation chimique ?
Pour passer d'une équation chimique déséquilibrée à une équation chimique équilibrée, il est important de savoir comment équilibrer une équation chimique étape par étape. Ces étapes pour équilibrer une équation chimique sont les suivantes :
Transforme une équation chimique en mots en une formule ;
Équilibre chaque atome un par un ;
Équilibre d'abord tous les atomes qui n'apparaissent que dans une seule molécule du côté du produit et du côté du réactif ;
Équilibre tout atome autre que l'hydrogène ou l'oxygène ;
Équilibre les atomes d'hydrogène et d'oxygène ;
Compte les atomes du côté du réactif et du produit pour vérifier que l'équation est équilibrée (si elle ne l'est pas, répète l'étape \( 2 \) jusqu'à ce qu'elle le soit).
L'ordre dans lequel chaque atome est équilibré n'est pas essentiel pour équilibrer une équation chimique, mais l'ordre présenté ici est généralement la méthode la plus simple pour équilibrer une équation chimique. Mais il faut souvent procéder par tâtonnement pour trouver les bons coefficients nécessaires à l'équilibrage de l'équation chimique. De plus, les étapes finissent souvent par aller et venir.
Lors de l'équilibrage d'une équation chimique, ne change que les numéros des coefficients, mais pas les numéros d'indice, car cela modifierait la molécule qui réagit ou qui est produite.
Examinons la réaction ci-dessous :
$$ Ni_{2}O_{3} \rightarrow Ni + O_{2} $$
Nous pouvons voir qu'il y a \( 2 \) atomes de nickel et \( 3 \) atomes d'oxygène du côté du réactif alors qu'il y a \( 2 \) atomes d'oxygène et \( 1 \) atome de nickel du côté du produit. Pour équilibrer les atomes, nous introduisons un coefficient, c'est-à-dire un nombre juste avant la formule chimique. Supposons que l'on veuille équilibrer l'oxygène en premier. Tu obtiens le plus petit multiple commun de \( 3 \) et \( 2 \) , soit \( 6 \) . Tu dois essayer d'obtenir \( 6 \) atomes d'oxygène des deux côtés. Par conséquent, nous multiplions le réactif par \( 2 \) et le produit \( O_{2} \) par \( 3 \) , ce qui transforme l'équation en :
$$ 2Ni_{2}O_{3} \rightarrow Ni + 3O_{2} $$
L'introduction de \( 2 \) dans \( Ni_{2}O_{3} \) totalise le nombre de \( Ni \) à \( 4 \) car il faut multiplier le coefficient à tous les éléments du composé. Par conséquent, nous devons faire en sorte que \( Ni \) du côté droit soit également \( 4 \) . Cela nécessite la transformation suivante de l'équation :
$$ 2Ni_{2}O_{3} \rightarrow 4Ni + 3O_{2} $$
Maintenant, nous voyons que tous les éléments sont égaux et donc que l'équation est équilibrée.
Coefficient de réaction
Les coefficients de réaction sont les gros chiffres que nous mettons devant les formules lorsque nous équilibrons les équations chimiques. Ils indiquent le rapport entre les échantillons qui réagissent et les produits qu'ils forment. Ils n'indiquent pas la quantité réelle de substance ou le nombre de moles. Les coefficients de réaction nous permettent de savoir comment les substances réagissent.
Symboles d'état
Les symboles d'état apparaissent souvent entre parenthèses à côté de chaque formule dans une équation chimique. Ils vous indiquent l'état physique d'une substance. Voici les quatre symboles d'état et leur signification.
| Symbole d'État | Signification |
\( (s) \) | La substance est un solide |
\( (l)\) | La substance est un liquide |
\( (g) \) | La substance est un gaz |
\( (aq) \) | La substance est une solution aqueuse. Cela signifie qu'elle est une solution dans l'eau |
Voici un exemple d'équation chimique avec des symboles d'état. Il montre la réaction lorsque du magnésium solide est brûlé dans de la vapeur pour obtenir un solide blanc, de l'oxyde de magnésium et de l'hydrogène gazeux.
$$ Mg_{(s)} + H_{2}O_{(l)} \rightarrow MgO_{(s)} + H_{2(g)} $$
Dans certains examens de lycée, tu dois écrire les symboles d'état en indice, c'est-à-dire à un niveau inférieur à celui de la formule.
Équation chimique - Points clés
- Les molécules sont des unités de matière composées de plus d'un atome. Les atomes se lient chimiquement entre eux pour former des molécules.
- Dans une réaction, les substances que tu as au début sont appelées réactifs, et celles que tu as à la fin sont appelées produits.
- L'équilibre dynamique est un équilibre dans lequel le taux de la réaction en avant est égal au taux de la réaction en arrière.
- La loi de la conservation de la masse stipule que les atomes ne peuvent pas être créés ou détruits dans une réaction chimique. Ainsi, la masse totale des réactifs est toujours égale à la masse totale des produits.
- Avant d'équilibrer une équation chimique, la réaction chimique doit comporter le même nombre d'atomes de chaque élément des deux côtés de l'équation.
- Les coefficients de réaction indiquent le rapport entre les réactifs qui réagissent et les produits qu'ils forment.
- Les symboles d'état indiquent l'état physique d'une substance dans une équation chimique.
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