Équilibrer la réaction

En une phrase

Ajuster une équation, c'est ajouter des nombres (les coefficients) devant les formules pour avoir le même nombre d'atomes de chaque sorte des deux côtés de la flèche. On ne touche jamais aux petits nombres à l'intérieur des formules (les indices) : les changer voudrait dire changer de substance. On tâtonne avec les coefficients jusqu'à ce que tout soit équilibré.

Comprendre

Quand on écrit une équation en remplaçant les noms par les formules, les atomes ne sont pas toujours en nombre égal des deux côtés. Or, d'après la conservation des atomes, il doit y avoir autant d'atomes de chaque sorte à gauche qu'à droite. Ajuster (ou équilibrer) l'équation, c'est corriger cela en plaçant des coefficients, c'est-à-dire des nombres, devant les formules.

Reprenons la combustion du méthane, d'abord écrite CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O. Comptons : à gauche, 1 carbone, 4 hydrogènes, 2 oxygènes ; à droite, 1 carbone, 2 hydrogènes, 3 oxygènes. Le carbone est déjà équilibré.

Pour l'hydrogène, il en manque à droite : on place le coefficient 2 devant H₂O, ce qui donne 2 × 2 = 4 hydrogènes à droite. Il faut alors recompter l'oxygène : à droite, CO₂ apporte 2 oxygènes et 2 H₂O en apporte 2, soit 4 oxygènes ; à gauche, il n'y en a que 2. On place donc le coefficient 2 devant O₂ : 2 × 2 = 4 oxygènes à gauche. L'équation ajustée est CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O, avec carbone 1 = 1, hydrogène 4 = 4, oxygène 4 = 4. Attention à l'erreur la plus fréquente : pour équilibrer, on ne change JAMAIS les indices à l'intérieur d'une formule.

Écrire H₂O₂ au lieu de H₂O pour « rajouter » un oxygène est faux, car H₂O₂ n'est plus de l'eau mais une autre substance (l'eau oxygénée). On n'agit que sur les coefficients placés devant les formules. Certaines équations sont déjà ajustées telles quelles, comme C + O₂ → CO₂ (carbone 1 = 1, oxygène 2 = 2).

D'autres se règlent avec quelques coefficients, comme la combustion du dihydrogène : 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O (hydrogène 4 = 4, oxygène 2 = 2).

Le cours

Ajuster (ou équilibrer) une équation de réaction consiste à placer des coefficients devant les formules afin que chaque sorte d'atome soit présente en même nombre à gauche et à droite de la flèche, conformément à la conservation des atomes. On procède par étapes : on compte les atomes de chaque sorte de chaque côté, on repère ceux qui ne sont pas équilibrés, puis on ajoute ou modifie des coefficients devant les formules, en recomptant à chaque fois. Exemple : la combustion du méthane, écrite CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O, n'est pas équilibrée (à droite, seulement 2 hydrogènes contre 4 à gauche).

On place le coefficient 2 devant H₂O (4 hydrogènes à droite), puis, en recomptant l'oxygène, le coefficient 2 devant O₂. On obtient l'équation ajustée CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O : carbone 1 = 1, hydrogène 4 = 4, oxygène 4 = 4. Règle fondamentale : on n'ajuste qu'avec les coefficients placés devant les formules ; on ne modifie jamais les indices à l'intérieur d'une formule. Changer un indice (écrire H₂O₂ à la place de H₂O) reviendrait à changer la substance : ce serait faux.

Certaines équations sont déjà équilibrées, comme C + O₂ → CO₂ ; d'autres nécessitent quelques coefficients, comme 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O pour la combustion du dihydrogène. Retenir : ajuster = mettre des coefficients devant les formules pour conserver les atomes, sans jamais toucher aux indices.

Les erreurs fréquentes

Pour équilibrer une équation, on peut changer un indice dans une formule, par exemple écrire H₂O₂ au lieu de H₂O pour ajouter un atome d'oxygène.

On ne change jamais les indices d'une formule : H₂O₂ n'est plus de l'eau mais une autre substance (l'eau oxygénée). Pour équilibrer, on agit uniquement sur les coefficients placés devant les formules.

Ajuster une équation ne sert à rien, l'équation avec les bonnes formules suffit.

Ajuster est indispensable : sans coefficients égalisant les atomes, l'équation ne respecte pas la conservation des atomes. Une équation ajustée montre qu'il y a autant d'atomes de chaque sorte de chaque côté.

Tu maîtrises la notion si…

• Ajuster une équation simple en plaçant des coefficients devant les formules pour égaliser le nombre d'atomes de chaque sorte des deux côtés.
• Énoncer et respecter la règle : on n'agit que sur les coefficients, jamais sur les indices d'une formule.
• Vérifier une équation ajustée en recomptant les atomes de chaque sorte (par exemple CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O : C 1=1, H 4=4, O 4=4).

Vérifie que tu as compris

1. Pour ajuster l'équation CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O, un élève écrit CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O₂. Qu'en penses-tu ?

   Réponse C'est faux : il a changé un indice, H₂O₂ n'est plus de l'eau

   On n'ajuste jamais une équation en changeant les indices : H₂O₂ (eau oxygénée) n'est plus de l'eau. On équilibre uniquement avec des coefficients placés devant les formules : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O.

2. Quelle est l'équation ajustée de la combustion du dihydrogène, qui forme de l'eau à partir de H₂ et O₂ ?

   Réponse 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

   Avec 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O, on compte 4 atomes d'hydrogène de chaque côté et 2 atomes d'oxygène de chaque côté : les atomes sont conservés, l'équation est ajustée.

3. Pour ajuster (équilibrer) une équation de réaction, sur quoi agit-on ?

   Réponse Sur les coefficients placés devant les formules

   On ajuste une équation en plaçant des coefficients devant les formules, pour obtenir autant d'atomes de chaque sorte de chaque côté. On ne modifie jamais les indices : changer un indice changerait la substance.