Ajuster l’équation : l’atelier de la rouille

L'essentiel

Ajuster une équation, c'est mettre des nombres (les coefficients) devant les formules pour retrouver le même nombre d'atomes de chaque sorte à gauche et à droite. Règle d'or : on ne change JAMAIS les petits chiffres à l'intérieur des formules (les indices), sinon on obtiendrait une autre substance. On ajoute seulement des grands nombres DEVANT les formules, et on les prend les plus petits possibles.

Comprendre

Puisque les atomes se conservent, une équation de réaction n'est correcte que si chaque sorte d'atome est présente en nombre égal à gauche et à droite. Pour y parvenir, on place des coefficients devant les formules : un coefficient multiplie tous les atomes de la formule qui le suit. La règle d'or, et l'erreur numéro un à éviter, est de ne JAMAIS modifier les formules elles-mêmes : on ne change pas les indices, ces petits nombres écrits en bas dans une formule.

Changer un indice reviendrait à changer la substance. Prenons la formation de la rouille : le fer réagit avec le dioxygène et donne de l'oxyde de fer, de formule Fe₂O₃. On écrit d'abord l'équation non ajustée : Fe + O₂ → Fe₂O₃.

On compte : à gauche 1 fer et 2 oxygènes, à droite 2 fers et 3 oxygènes — ce n'est pas équilibré. On commence par l'oxygène : il en faut le même nombre des deux côtés. À gauche il vient par paquets de 2 (O₂), à droite par paquets de 3 (Fe₂O₃) ; le plus petit nombre commun est 6, donc 3 O₂ à gauche (3 × 2 = 6) et 2 Fe₂O₃ à droite (2 × 3 = 6).

L'équation devient Fe + 3 O₂ → 2 Fe₂O₃. Il reste le fer : à droite, 2 Fe₂O₃ contiennent 4 fers, on place donc 4 Fe à gauche. On obtient 4 Fe + 3 O₂ → 2 Fe₂O₃.

On vérifie par un comptage : fer 4 = 4, oxygène 6 = 6 ; c'est ajusté, avec les plus petits coefficients entiers, et aucune formule n'a été modifiée. Attention : équilibrer ne veut pas dire bricoler les formules. Écrire Fe₂O₂ au lieu de Fe₂O₃, ou changer l'eau H₂O en H₂O₂ pour ajouter un oxygène, est interdit : Fe₂O₂ et H₂O₂ (l'eau oxygénée) désignent d'autres substances.

Enfin, une équation peut être déjà ajustée dès le départ : S + O₂ → SO₂ a un coefficient 1 partout, il suffit de le vérifier.

Le cours

Ajuster (équilibrer) une équation de réaction consiste à placer des coefficients devant les formules pour que chaque sorte d'atome soit présente en nombre égal à gauche et à droite, conformément à la conservation des atomes. Un coefficient est un nombre entier placé devant une formule ; il multiplie tous les atomes de cette formule. La règle absolue est de ne jamais modifier les formules : on ne change pas les indices (les petits nombres écrits en bas), car un indice différent désigne une autre substance.

Méthode : on écrit l'équation avec les bonnes formules, on compte les atomes de chaque sorte, on place un coefficient là où c'est nécessaire, puis on recompte, et on répète jusqu'à l'équilibre. Exemple, la formation de la rouille : Fe + O₂ → Fe₂O₃. Comptage initial : 1 fer et 2 oxygènes à gauche, 2 fers et 3 oxygènes à droite.

On équilibre l'oxygène (2 et 3 ont pour plus petit commun multiple 6) avec 3 O₂ à gauche et 2 Fe₂O₃ à droite, puis le fer avec 4 Fe à gauche : 4 Fe + 3 O₂ → 2 Fe₂O₃. Vérification : fer 4 = 4, oxygène 6 = 6 ; les coefficients (4, 3, 2) sont entiers et minimaux. On ne modifie jamais une formule pour équilibrer : écrire Fe₂O₂ ou transformer H₂O en H₂O₂ change la substance et fausse tout.

Certaines équations sont déjà ajustées, comme S + O₂ → SO₂ (coefficient 1 partout) ; il faut néanmoins toujours vérifier le comptage.

Les erreurs fréquentes

Pour équilibrer une équation, on peut changer les indices d'une formule (par exemple écrire Fe₂O₂ au lieu de Fe₂O₃).

Jamais : changer un indice change la substance (Fe₂O₃ est l'oxyde de fer de la rouille ; Fe₂O₂ désigne autre chose). On équilibre uniquement en plaçant des coefficients DEVANT les formules, sans toucher aux formules.

Une fois des coefficients placés, l'équation est forcément ajustée, plus besoin de vérifier.

Il faut toujours recompter les atomes de chaque sorte des deux côtés : l'équation n'est ajustée que si chaque sorte d'atome est en nombre égal à gauche et à droite.

Tu maîtrises la notion si…

• Ajuster une équation en plaçant des coefficients entiers, les plus petits possibles, devant les formules.
• Respecter la règle d'or : ne jamais modifier une formule (ne pas changer les indices).
• Vérifier une équation ajustée par un comptage des atomes de chaque sorte des deux côtés.

Vérifie que tu as compris

1. Quelle équation de réaction est correctement ajustée ?

   Réponse 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

   Dans 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O, on compte 4 atomes d'hydrogène et 2 atomes d'oxygène de chaque côté : les atomes sont conservés. Les autres écritures ne sont pas équilibrées (le compte d'atomes diffère entre la gauche et la droite).

2. Pour ajuster une équation de réaction, qu'est-il INTERDIT de faire ?

   Réponse Changer les indices à l'intérieur d'une formule

   On ajuste uniquement avec des coefficients placés devant les formules. Changer un indice modifierait la formule, donc la substance (par exemple H₂O deviendrait H₂O₂, l'eau oxygénée).

3. Qu'appelle-t-on « ajuster » (équilibrer) une équation de réaction ?

   Réponse Placer des coefficients devant les formules pour avoir autant d'atomes de chaque sorte des deux côtés

   Ajuster, c'est équilibrer le nombre d'atomes de chaque sorte à l'aide de coefficients placés DEVANT les formules. On ne touche jamais aux indices (à l'intérieur des formules), sous peine de changer les substances.