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Le carbonate de sodium peut être préparé en laboratoire en faisant passer du dioxyde de carbone gazeux dans une solution chaude d’hydroxyde de sodium. Quelle est l’équation équilibrée qui décrit la préparation ?
Expliquons d’abord ce qui se passe lorsque les chimistes font passer du dioxyde de carbone gazeux à travers une solution chaude d’hydroxyde de sodium. La figure représente une image très simplifiée de la réaction. Nous savons que du dioxyde de carbone gazeux et une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium réagissent ensemble. Nous savons donc que ces deux espèces doivent être du côté des réactifs de l’équation chimique à gauche de la flèche. On nous dit que la réaction permet de préparer un sel, le carbonate de sodium et que le second produit est l’eau. Le carbonate de sodium et l’eau sont des produits et doivent se trouver à droite de la flèche. En tant que sel hydrosoluble, le carbonate de sodium sera dissous dans l’eau liquide.
Maintenant que nous avons déduit les réactifs et les produits de cette réaction avec les symboles d’états, nous pouvons écrire l’équation chimique de cette réaction. Une solution d’hydroxyde de sodium contient des cations sodium un plus et des anions hydroxyde polyatomiques ayant la formule chimique OH1−. Pour que le composé ait globalement une charge neutre, la formule chimique de l’hydroxyde de sodium devrait contenir un cation sodium présent pour chaque anion hydroxyde, ce qui nous donne NaOH.
Le dioxyde de carbone gazeux a la formule chimique CO2. Le carbonate de sodium, comme l’hydroxyde de sodium, contiendra des cations sodium. Il contiendra également des anions carbonate qui ont la formule chimique CO32−. Pour que le composé soit globalement neutre, il doit y avoir deux cations sodium pour chaque anion carbonate. Cela nous donne une formule chimique de Na2CO3. Enfin, nous allons écrire la formule chimique de l’eau, qui est H2O. Puisque de la chaleur a été appliquée pour générer une solution chaude d’hydroxyde de sodium, nous pouvons l’indiquer avec le symbole 𝛥 au-dessus de la flèche de la réaction.
Maintenant, afin d’être sûrs que l’équation chimique est équilibrée, nous devons nous assurer que chaque type d’atome est présent en même quantité dans les réactifs et les produits. L’équation n’est pas équilibrée actuellement car il y a des nombres d’atomes de sodium, d’hydrogène et d’oxygène différents dans les réactifs et les produits. Nous avons besoin d’un coefficient stœchiométrique de deux devant NaOH pour équilibrer cette équation chimique. À présent, tous les éléments sont en nombre égal dans les réactifs et les produits.
Par conséquent, l’équation équilibrée pour la préparation du carbonate de sodium en faisant passer du dioxyde de carbone gazeux à travers une solution chaude d’hydroxyde de sodium est deux NaOH aqueux plus CO2 gazeux réagissent pour former Na2CO3 aqueux plus H20 liquide.
