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Dans cette leçon, nous allons apprendre à construire et comprendre les équations des réactions chimiques. Nous apprendrons aussi à écrire les réactions chimiques en utilisant à la fois des mots et des symboles chimiques.
Apprendre à comprendre les équations de réactions chimiques, c’est un peu comme apprendre une nouvelle langue. Nos équations comprennent des mots et des symboles avec lesquels nous ne sommes pas toujours familiers. Passons donc en revue quelques-uns des principes fondamentaux que vous pourriez rencontrer en regardant des équations de réactions chimiques.
Les équations des réactions chimiques peuvent s’écrire de cette forme, avec une ou plusieurs éléments sur la gauche. Ici, deux éléments A et B, une flèche, puis plusieurs éléments ou bien un seul, sur la droite. Examinons de plus près quelques-uns de ces éléments. On appelle tous les éléments situés à gauche de notre flèche, des réactifs. Dans notre équation, ce sont les espèces qui vont réagir.
À droite de notre flèche, on trouve les produits. Notez que nous n’avons pas forcément le même nombre de réactifs que de produits. Maintenant, intéressons-nous de plus près à notre flèche de réaction. La flèche dessinée ici est certainement le type de flèche de réaction que vous rencontrerez le plus souvent. Elle indique que les réactifs deviennent les produits. Vous pouvez également rencontrer la flèche d’équilibre, qui se représente ainsi. Elle indique non seulement que les réactifs se transforment en produits, mais que la réaction inverse peut également avoir lieu, et que les produits se reconvertissent en réactifs initiaux.
Vous pourrez aussi trouver des cas où les deux flèches ne sont pas de la même taille. Nous ne nous rentrerons pas ici dans les détails, mais sachez simplement qu’il s’agit également de flèches d’équilibre. Dans notre équation de réaction, nous trouvons aussi le signe « plus », que l’on utilise pour séparer les différentes espèces chimiques. Vous pouvez le trouver du côté des réactifs, et du côté des produits. Parfois, vous pourrez aussi trouver du texte ou des symboles au-dessus de la flèche de réaction. Ceci nous donne des informations supplémentaires au sujet de la réaction. Par exemple, on pourrait trouver ici un symbole pour la chaleur, ou même une condition particulière de réaction comme une température spécifique ou encore, la présence d’un catalyseur.
Ce sont des éléments qui sont indispensables pour que la réaction ait lieu, mais ils ne sont pas eux-mêmes des réactifs ou des produits. Autre chose que vous pourriez rencontrer : des symboles d’état. Ils s’écrivent entre parenthèses et en indice accolé à nos produits ou à nos réactifs. Les symboles d’état que vous pourrez rencontrer sont : « s » pour solide, « l » pour liquide, « g » pour gaz et « aq » pour aqueux, qui signifie dissous dans l’eau. Ces symboles d’état nous indiquent l’état physique de chacune de nos espèces à cet instant donné.
L’eau est un excellent exemple pour comprendre certains de ces symboles d’état. H2O avec le symbole à l’état de gaz, est évidemment de la vapeur. H2O avec le symbole à l’état liquide, est de l’eau sous forme liquide. Et H2O avec le symbole à l’état solide, est bien sûr de la glace. Grâce à ces exemples, vous comprenez pourquoi il est important dans certains cas, d’inclure un symbole d’état. HCl est un autre bon exemple, où HCl aqueux est de l’acide chlorhydrique, mais le HCl gazeux est du chlorure d’hydrogène, un réactif ou un produit très différent. Voilà pourquoi vous pourrez trouver des symboles d’état dans votre équation de réaction.
Maintenant que nous avons vu quelques-uns des paramètres généraux de nos équations, voyons quelques exemples. Commençons par examiner deux équations simples de réaction chimique. À gauche de notre flèche se trouvent les réactifs. Et à droite, nos produits. Voyons maintenant comment nous pourrions lire ces équations à voix haute.
Vous pouvez commencer par lire simplement « le sodium plus le chlore », mais comment verbaliser cette flèche de réaction ? Il y a beaucoup de possibilités, mais nous n’allons en passer en revue que quelques-unes. La façon la plus courante de verbaliser cette flèche de réaction est : « réagissent pour former ». Par exemple, le sodium plus le chlore réagissent pour former du chlorure de sodium. Il existe d’autres expressions similaires comme « réagissent pour donner » ou simplement le mot « forment », comme : le sodium plus le chlore forment du chlorure de sodium. Mais qu’en est-il dans notre deuxième exemple?
Dans cet exemple, il n’y a qu’un seul réactif à gauche de notre flèche. Donc, nous ne pouvons pas vraiment utiliser le mot « réagissent » lorsqu’on verbalise notre flèche. « Réagissent » implique qu’il y a plus qu’une seule substance. C’est pourquoi, en lisant ce genre d’équation chimique, vous pouvez utiliser l’expression « se décompose en » ou « produit ». Ainsi, vous pourriez dire que le carbonate de calcium se décompose en oxyde de calcium plus du dioxyde de carbone. Si vous êtes bloqué et que vous n’arrivez pas à comprendre l’équation de la réaction chimique, en particulier celle avec des symboles, il peut vous être utile de la lire à voix haute, ou au moins dans votre tête. Cela peut vous aider lorsque par exemple vous écrivez vos propres équations de réaction chimique. Voyons maintenant comment faire.
Vous aurez peut-être à écrire l’équation de réaction chimique d’une expérience que vous faites. Essayons d’écrire notre propre équation de réaction à partir de ces détails expérimentaux. L’hydroxyde de potassium réagit avec de l’acide sulfurique. Au cours de la réaction, du sulfate de potassium et de l’eau se forment. Donc, par où allons-nous commencer? Commençons par identifier nos réactifs.
Rappelez-vous, les réactifs se mettent à gauche de notre flèche de réaction. Dans notre première phrase, nous voyons le mot « réagir ». Et on nous dit que l’hydroxyde de potassium réagit avec l’acide sulfurique. Nous avons donc ici deux réactifs. Pour commencer notre équation de réaction, nous pouvons les écrire en les séparant par un signe plus. Maintenant que nous avons trouvé tous nos réactifs, nous pouvons ajouter notre flèche de réaction. On ne nous dit pas que cette réaction est en équilibre avec quelque chose ; nous pouvons donc dessiner une flèche de réaction chimique conventionnelle.
Ensuite, nous devons trouver nos produits. Dans la deuxième phrase, on nous dit ce qui se forme dans notre réaction. Il doit donc s’agir de nos produits. Ajoutons du sulfate de potassium et de l’eau du côté produit de notre réaction. Maintenant que nous avons ajouté nos produits, notre équation de réaction chimique semble complète. Pour vérifier que nous ne nous sommes pas trompés, nous pouvons essayer de la lire à haute voix et de la comparer avec les informations de l’expérience qui nous ont été données. L’hydroxyde de potassium et l’acide sulfurique réagissent pour former du sulfate de potassium et de l’eau. Cela semble correspondre à nos détails expérimentaux, elle doit donc être correcte.
On pourra vous demander d’écrire votre équation chimique en utilisant des symboles chimiques plutôt que des mots. Tout ce que nous avons à faire, c’est de remplacer les mots de notre équation avec par des symboles chimiques. Procédons par étape. Commençons avec notre premier réactif, l’hydroxyde de potassium. On sait, grâce au tableau périodique, que le symbole du potassium est « K ». Maintenant, il nous faut juste nous souvenir du symbole de l’hydroxyde. Heureusement, le nom comporte un indice. La première partie « hydr » indique que nous avons de l’hydrogène, et « oxyde » que nous avons de l’oxygène.
Vous vous souvenez peut-être que l’hydroxyde de potassium s’écrit KOH. Si vous ne vous en souvenez pas, vous pouvez le deviner en regardant l’ion K+ que forme le potassium, et en vous rappelant que l’hydroxyde est OH-. Donc, ensemble, ils forment KOH. Le plus dans notre équation ne change pas. Alors maintenant, nous devons écrire l’acide sulfurique sous sa forme de symbole chimique. L’acide sulfurique c’est bien sûr, H2SO4. Une fois de plus, on peut s’intéresser à la forme des ions : l’hydrogène a bien sûr tendance à former H+. Le SO4 doit donc posséder une double charge négative pour équilibrer nos deux hydrogènes.
Notre flèche de réaction ne change pas. Nous en sommes maintenant aux produits, le sulfate de potassium et l’eau. Nous savons déjà que le potassium est K et que le sulfate est SO4. Nous pouvons utiliser les charges des ions pour déterminer la formule du sulfate de potassium. Comme notre sulfate a une double charge négative, nous aurons besoin de deux cations de potassium pour équilibrer la charge. Le sulfate de potassium est donc : K2SO4. Enfin, nous avons l’eau : H2O. Donc ici, nous avons écrit une équation de réaction chimique à partir de détails expérimentaux, puis converti cette équation de mots en une équation de symboles chimiques. Essayons encore quelques-unes pour nous entrainer.
Une expérience montre que le peroxyde d’hydrogène se décompose pour former de l’eau et de l’oxygène gazeux. Laquelle des équations suivantes, écrite en utilisant des mots, décrit la réaction chimique qui a eu lieu dans cette expérience? (A) Le peroxyde d’hydrogène se décompose pour former de l’eau plus de l’oxygène. (B) Le peroxyde d’hydrogène plus l’oxygène réagissent pour former de l’eau. (C) Le peroxyde d’hydrogène se décompose pour former du peroxyde plus de l’hydrogène. (D) Le peroxyde d’hydrogène se décompose pour former de l’hydrogène et du peroxyde d’oxygène. Ou (E) le peroxyde d’hydrogène plus l’eau réagissent pour former de l’oxygène.
On nous demande de formuler une équation avec des mots, à partir des détails expérimentaux qui nous ont été donnés. Commençons par identifier nos réactifs. Les réactifs sont toujours à gauche de notre flèche de réaction. Ici, nous n’avons qu’un seul réactif puisqu’une seule substance apparait et que nous avons l’expression « se décompose pour former ». « Se décompose » signifie qu’un élément se rompt en un ou plusieurs autres. Nous avons donc ici le début de notre équation de réaction. Le peroxyde d’hydrogène se décompose pour former autre chose.
Maintenant, cherchons les produits. Dans l’énoncé, on nous dit que les produits sont de l’eau et de l’oxygène gazeux. Ils doivent par conséquent être écrits à droite de notre flèche de réaction. Nous avons donc écrit ici l’équation de la réaction, à partir des détails donnés de l’expérience qui nous ont été donnés. Il ne nous reste plus qu’à la comparer avec l’une des réponses possibles. Nous voyons que la bonne réponse est la (A). Souvenez-vous que l’ordre des réactifs ou des produits n’a aucune importance.
Lorsqu’on mélange du nitrate d’argent aqueux et du chlorure de sodium aqueux, un précipité solide blanc de chlorure d’argent se forme. L’équation en symboles de cette réaction est indiquée ci-dessous. AgNO3 (?) plus NaCl (?) réagissent pour former AgCl (?) plus NaNO3 (?). Quel symbole d’état faut-il ajouter à chaque composé pour compléter l’équation?
On nous demande d’ajouter des symboles d’état à une équation de réaction chimique. Rappelons-nous d’abord ce que l’on entend par symboles d’état. Les symboles d’état indiquent l’état physique d’un composé à un moment donné. Nous utilisons la lettre « s » pour solide. La lettre « l » pour liquide, « g » pour gaz et « aq » pour aqueux qui signifie dissous dans l’eau. On nous donne notre équation de réaction chimique avec des symboles chimiques, mais les détails expérimentaux utilisent le nom complet des divers composés. Pour nous faciliter les choses, convertissons cette équation de symboles chimiques en une équation avec les noms complets.
Dans le tableau périodique, on voit que l’argent est « Ag ». Notre composé contient de l’azote et de l’oxygène, il doit donc s’agir d’un nitrate. Nous avons donc ici du nitrate d’argent. « Na » est le symbole du sodium et « Cl », le symbole du chlore. Cela nous donne donc du chlorure de sodium (c’est ce que vous saupoudrez sur vos frites !). Ensuite, nous retrouvons l’argent et le chlore ; il doit donc s’agir du chlorure d’argent. Et enfin, nous retrouvons le sodium et le nitrate, du nitrate de sodium. Prochaine étape : nous devons localiser chacun de ces composés parmi les détails expérimentaux, afin de savoir l’état dans lequel se trouve chacun d’entre eux.
En premier, il y a le nitrate d’argent. Et on nous dit qu’il est aqueux. Aqueux signifie dissous dans l’eau, et le symbole d’état pour aqueux est « aq ». Nous avons ensuite le chlorure de sodium. On nous dit qu’il est aussi aqueux. Intéressons-nous ensuite au premier produit, le chlorure d’argent. On nous dit qu’il se présente sous la forme d’un précipité solide blanc. C’est donc un solide, nous utilisons alors la lettre « s ». Mais qu’en est-il du nitrate de sodium? Il n’est pas spécifiquement cité. Nous savons que le nitrate de sodium ne s’est pas précipité sous forme de solide. Il a donc du rester sous sa forme aqueuse dans la solution. Donc, nous pouvons l’étiqueter comme étant de même aqueux. Nous avons à présent notre équation de réaction complète, avec les symboles d’état.
Résumons les points clés. Les réactifs s’écrivent à gauche de notre flèche et les produits à droite. Notre flèche de réaction chimique signifie généralement «réagissent pour former» ou parfois «se décompose pour former». La flèche peut également nous indique si notre réaction est à l’équilibre chimique. On peut ajouter des symboles d’état à notre équation pour préciser l’état dans lequel se trouvent les composés. Parfois, les équations de réaction chimique sont écrites avec les noms des composés, d’autres fois avec des symboles chimiques.
