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La réaction de l’ammoniac, NH3 avec l’oxygène produit de l’oxyde nitrique, NO, et de l’eau comme seuls produits. Écrivez une équation chimique équilibrée pour cette réaction en utilisant les plus petits coefficients entiers possibles pour les réactifs et les produits.
Commençons par identifier les réactifs et les produits. Le problème commence par « la réaction de l’ammoniac avec l’oxygène ». Le mot clé « réaction » indique que l’ammoniac et l’oxygène sont les réactifs. Nous devrions écrire la formule chimique de l’ammoniac et de l’oxygène sur le côté gauche de la flèche de réaction. Notez que l’oxygène s’écrit O indice deux. Cela s’explique par le fait que l’oxygène, sous sa forme pure, existe en tant que molécule diatomique. La réaction produit de l’oxyde nitrique et de l’eau comme seuls produits. Nous pouvons donc écrire NO et H2O du côté des produits de la réaction. Maintenant, nous pouvons commencer à équilibrer cette équation chimique.
Une équation chimique est équilibrée lorsque le nombre d’atomes de chaque élément est le même des deux côtés de la réaction. Pour équilibrer cette équation chimique, nous commencerons par identifier les éléments impliqués dans la réaction. Dans l’équation, nous pouvons voir les éléments azote, hydrogène et oxygène. Maintenant, nous allons compter le nombre d’atomes de chaque élément des deux côtés de la réaction. Nous pouvons tracer une ligne en pointillés au niveau de la flèche pour séparer les réactifs des produits.
Commençons par compter les atomes d’azote. Nous voyons un atome d’azote du côté des réactifs et un atome d’azote du côté des produits. Il y a trois atomes d’hydrogène du côté des réactifs et deux atomes d’hydrogène du côté des produits. Enfin, comptons les atomes d’oxygène. Il y a deux atomes d’oxygène du côté des réactifs. Et du côté des produits, nous voyons un atome d’oxygène dans chaque molécule d’oxyde nitrique et un atome d’oxygène dans chaque molécule d’eau. Cela nous donne un total de deux atomes d’oxygène du côté des produits.
En regardant notre liste, nous pouvons voir qu’il y a un atome d’azote des deux côtés de la réaction. Cela signifie que les atomes d’azote sont équilibrés. Il y a trois atomes d’hydrogène du côté des réactifs et deux atomes d’hydrogène du côté des produits. Cela signifie que les atomes d’hydrogène ne sont pas équilibrés. Et il y a deux atomes d’oxygène des deux côtés de la réaction, ce qui signifie que les atomes d’oxygène sont équilibrés.
Maintenant, nous pouvons ajouter des coefficients à l’équation chimique afin d’équilibrer la réaction. Les coefficients sont des valeurs numériques qui peuvent être placées devant n’importe quelle espèce de chaque côté de la réaction. Nous n’avons qu’un seul élément qui n’est pas équilibré, l’hydrogène. Il existe deux options pour équilibrer les atomes d’hydrogène. La première option consiste à placer la fraction trois demi devant la molécule d’eau du côté des produits. Si une molécule d’eau contient deux atomes d’hydrogène, alors trois demi molécule d’eau auront trois atomes d’hydrogène au total. Cela équilibrerait les atomes d’hydrogène.
Cependant, placer un coefficient devant une molécule affecte tous les atomes de la molécule. Cela signifie qu’il y a maintenant trois demi atome d’oxygène provenant des molécules d’eau du côté des produits et que le nombre total d’atomes d’oxygène du côté des produits est maintenant de cinq demi. Alors que nous avons équilibré les atomes d’hydrogène, nous avons déséquilibré les atomes d’oxygène. Et il nous reste à essayer d’équilibrer deux atomes d’oxygène côté réactif avec cinq demi atomes d’oxygène côté produit. Cela semble assez difficile.
La seconde façon que nous pouvons essayer afin d’équilibrer les atomes d’hydrogène est de trouver le plus petit commun multiple de trois et de deux. Le plus petit commun multiple de trois et de deux est six. Ceci nous dit que nous devons trouver un moyen d’obtenir six atomes d’hydrogène du côté réactif et six atomes d’hydrogène du côté produit. Côté réactif, nous pourrions placer un coefficient deux devant l’ammoniac. Si une molécule d’ammoniac contient trois atomes d’hydrogène, alors deux molécules d’ammoniac posséderont six atomes d’hydrogène.
Nous devons également nous rappeler que placer un coefficient devant une molécule affecte tous les atomes de la molécule. Si une molécule d’ammoniac contient un atome d’azote, alors deux molécules d’ammoniac posséderont deux atomes d’azote. Côté des produits, nous pourrions placer un coefficient de trois devant la molécule d’eau. Si une molécule d’eau contient deux atomes d’hydrogène, alors trois molécules d’eau auront six atomes d’hydrogène au total.
Nous nous rappellerons également que placer un coefficient trois devant la molécule d’eau affecte également le nombre d’atomes d’oxygène du côté des produits. Il y a maintenant trois atomes d’oxygène provenant des trois molécules d’eau et un total de quatre atomes d’oxygène du côté des produits. En plaçant des coefficients pour obtenir six atomes d’hydrogène des deux côtés de la réaction, nous avons équilibré les atomes d’hydrogène, mais nous avons également déséquilibré les atomes d’azote et d’oxygène.
En utilisant la méthode du plus petit commun multiple, au lieu de la fraction trois demi, nous avons déséquilibré plus d’éléments. Cependant, nous avons gardé tous les totaux d’atome en nombres entiers, ce qui les rend plus faciles à équilibrer malgré tout.
Maintenant, nous pouvons essayer de rééquilibrer les atomes d’azote. Il y a deux atomes d’azote du côté réactif et un atome d’azote du côté produit. Nous pouvons placer le coefficient deux devant l’oxyde nitrique afin d’obtenir deux atomes d’azote du côté produit. Nous nous rappellerons également que placer un coefficient devant la molécule d’oxyde nitrique affectera également le nombre d’atomes d’oxygène du côté produit. Cela signifie qu’il y a maintenant un total de cinq atomes d’oxygène du côté produit. Avec deux atomes d’azote des deux côtés de la réaction, les atomes d’azote sont rééquilibrés. Cependant, les atomes d’oxygène ne sont toujours pas équilibrés.
Nous devons maintenant décider quel coefficient placer devant la molécule d’oxygène pour qu’il y ait cinq atomes d’oxygène des deux côtés de la réaction. Placer un coefficient de deux et demi devant la molécule d’oxygène nous donnera un total de cinq atomes d’oxygène à la fois du côté réactif et du côté produit, équilibrant ainsi les atomes d’oxygène.
La réaction globale est équilibrée. Cependant, la question nous demande d’utiliser des coefficients de nombres entiers. Nous pouvons nous débarrasser du nombre décimal deux et demi tout en maintenant une équation chimique équilibrée en multipliant tous les coefficients de l’équation par deux. Cela nous donne une équation chimique équilibrée finale de : 4NH3 plus 5O2 réagissent pour produire 4NO plus 6H2O.
