Lesson Explainer: Équations de reaction Chimie • First Year of Secondary School

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à établir des équations de réactions chimiques, et à les écrire en utilisant des mots ou des symboles chimiques.

Afin de mieux comprendre les réactions chimiques, il est important d’apprendre à écrire et lire des équations chimiques. Une équation chimique indique quelles espèces sont utilisées et quelles espèces sont produites lors d’une réaction chimique, en utilisant des symboles chimiques.

Regardons quelques équations chimiques : 

Chacune des équations contient une flèche qui pointe vers la droite appelée la flèche de réaction, que nous lisons « réagit pour produire ». Les espèces à gauche de la flèche sont les réactifs et les espèces à droite de la flèche sont les produits : 

Les réactifs sont les matières premières d’une réaction chimique. Ils sont convertis en produits. Ainsi, les réactifs réagissent pour produire les produits. Notez bien que dans une équation chimique, il peut y avoir un ou plusieurs réactifs et un ou plusieurs produits. Les espèces du même côté de la flèche de réaction sont séparées par un signe plus . En regardant l’équation chimique nous pouvons identifier et comme étant les réactifs, et comme étant le produit.

Les équations chimiques peuvent également inclure des instructions particulières inscrites au-dessus de la flèche de réaction. Observons l’équation chimique

La lettre grecque majuscule delta indique que de la chaleur doit être appliquée aux réactifs pour que la réaction se produise.

Les formules chimiques indiquées au-dessus de la flèche de réaction, comme indiqué ci-dessous, peuvent représenter des catalyseurs ajoutés à la réaction : 

Si une même espèce est utilisée plusieurs fois en tant que réactif ou produite plusieurs fois en tant que produit, ceci n’est pas écrit séparément dans l’équation. Nous plaçons simplement un nombre devant l’espèce. C’est ce qu’on appelle coefficient stœchiométrique, souvent simplement appelé coefficient.

Prenons cette équation : 

Le coefficient deux a été placé devant et . Cela veut dire que deux atomes de sodium sont nécessaires à la réaction, et que deux unités de chlorure de sodium sont produites lors de la réaction.

Nous cherchons parfois à indiquer l’état physique de chacun des réactifs et des produits. Cela se fait généralement en utilisant une lettre en italique écrite entre parenthèses, que nous appelons symbole d’état physique.

Nous pouvons ainsi voir comment sont utilisés les symboles d’état physique dans les équations chimiques suivantes : 

Les gaz, liquides et solides sont représentés respectivement par (g), (l) et (s). Une espèce peut aussi porter le symbole d’état physique (aq) pour « aqueux ». Cela signifie que l’espèce en question est dissoute dans l’eau.

Nous pouvons écrire les équations chimiques non seulement avec des symboles chimiques, mais aussi avec des mots : 

Les équations en mots suivent la même structure que les équations en symboles, avec les réactifs à gauche de la flèche et les produits à droite de la flèche. Les équations en mots peuvent être un moyen plus simple d’écrire des équations chimiques puisqu’elles ne nécessitent aucune formule chimique. Cependant, elles sont souvent plus difficiles à interpréter car elles n’indiquent pas le nombre d’atomes dans chaque espèce, ni les coefficients et les symboles d’état physique.

Afin d’exprimer une équation chimique, il faut pouvoir écrire les symboles chimiques et dire l’énoncé chimique à haute voix. Lors de la lecture d’une équation chimique, le signe plus est lu « et », et la flèche vers la droite est lue « réagit/réagissent pour produire ». Regardons cette équation chimique : 

Nous allons lire cette équation chimique comme « le sodium et le chlore réagissent pour produire du chlorure de sodium ». Nous pouvons y inclure les coefficients et les symboles d’état physique si nous voulons être encore plus précis : « deux atomes de sodium métallique solide et une molécule de chlore gazeux réagissent pour produire deux unités de chlorure de sodium, qui est un solide ».

Nous devons aussi pouvoir écrire une équation chimique à partir d’un énoncé chimique. Il y a quelques mots-clés qui peuvent nous aider à identifier les réactifs et les produits. Des expressions telles que « réagit avec » ou « brûle dans » indiquent que les espèces qui effectuent ces actions sont les réactifs. Des mots tels que « donne » ou « se décompose en » indiquent que les espèces avant ces mots sont les réactifs et que les espèces après ces mots sont les produits.

Des mots tels que « est produit par » et « est généré » indiquent que les espèces avant ces mots sont les produits et que les espèces après ces mots sont les réactifs. Les expressions courantes utilisées dans les énoncés chimiques et leur lien avec les réactifs et les produits sont indiqués dans le tableau ci-dessous.

Nous pouvons également recueillir des informations sur l’état physique de la matière. Les mots « solution » ou « soluble » indiquent que le symbole d’état physique de cette espèce doit être (aq), tandis que les mots « insoluble » et « précipité » indiquent que le symbole d’état physique de cette espèce doit être (s).

Écrivons l’équation chimique de la réaction décrite par une affirmation : « un échantillon de cuivre métallique solide est ajouté à un récipient contenant une solution d’acide nitrique (). La réaction produit du nitrate de cuivre (II) soluble (), du dioxyde d’azote et de l’eau. »

Le cuivre métallique est ajouté à l’acide nitrique. L’expression-clé « est ajouté à » indique que ces deux espèces sont les réactifs. Elles peuvent être écrites à gauche de la flèche de réaction avec un signe plus entre les deux. En outre, nous savons que le cuivre est solide et devrait avoir le symbole d’état physique (s). L’acide nitrique est en solution, ce qui signifie qu’il est dissous dans l’eau et doit avoir le symbole d’état physique (aq). Nous pouvons donc écrire l’équation

Le mot-clé « produit » indique que le nitrate de cuivre (II), le dioxyde d’azote et l’eau sont tous des produits. Ces espèces sont donc écrites à droite de la flèche de réaction avec un signe plus entre elles. Nous savons que le dioxyde d’azote est un gaz et que l’eau est un liquide ; ils doivent donc avoir les symboles d’état physique (g) et (l), respectivement. Il est indiqué que le nitrate de cuivre (II) est soluble. Cela veut dire que le nitrate de cuivre (II) est dissous dans l’eau et qu’il doit avoir le symbole d’état physique (aq). L’ajout des produits à l’équation précédente nous donne l’équation chimique non équilibrée

Les réactions que nous avons vues jusqu’ici sont des réactions irréversibles, ce qui signifie que les réactifs réagissent pour produire les produits alors que les produits ne peuvent pas se reconvertir en réactifs. Les réactions irréversibles comportent une flèche de réaction qui pointe vers la droite, et nous disons que la réaction va dans le sens direct, c’est-à-dire des réactifs (à gauche) vers les produits (à droite).

Dans une réaction réversible, les réactifs réagissent pour produire les produits et les produits peuvent se reconvertir en réactifs. Nous disons que cette réaction se déroule à la fois dans le sens direct (les réactifs produisent des produits) et dans le sens inverse (les produits produisent des réactifs), les deux réactions ayant lieu simultanément. Regardons la réaction ci-dessous : 

Cette réaction est réversible. Si nous lisons la réaction de gauche à droite, l’azote gazeux réagit avec l’hydrogène gazeux pour produire de l’ammoniac. Cependant, si nous lisons la réaction de droite à gauche, l’ammoniac se décompose pour produire de l’azote et de l’hydrogène. Ces deux réactions peuvent se produire simultanément. La flèche d’équilibre est utilisée pour indiquer que la réaction est réversible.