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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 22 — #30
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CHAPITRE 1 – TRANSFORMATION DE LA MATIÈRE
2.3 Transformations chimiques
À l’occasion d’une transformation chimique, il y a réorganisation des atomes d’une ou
plusieurs substances. On observe la rupture et la formation de nouvelles liaisons entre
atomes.
Définition
Il est important de ne pas oublier qu’à l’occasion d’une transformation chimique, les atomes
ne sont ni détruits ni créés. Une équation dite équation chimique, équation-bilan, ou plus
simplement bilan traduit la réorganisation des atomes observée.
Bilan d’une transformation chimique, nombres stœchiométriques
L’équation-bilan informe sur :
• la nature des réactifs (formule chimique et état physique) placés à gauche du bilan (à
gauche d’un signe =)
• la nature des produits (formule chimique et état physique) placés à droite du bilan (à droite
d’un signe =)
• les proportions dans lesquelles les réactifs réagissent et les proportions dans lesquelles
les produits se forment.
Remarquons ici que nous supposons implicitement que la réaction chimique est écrite dans
le sens d’observation des évolutions : les espèces dont on observe la disparition sont regroupées dans la catégorie réactifs et les espèces dont on observe la formation sont regroupées
dans la catégorie produits. Ce choix d’écriture, même s’il n’est pas obligatoire, est évidemment le plus fréquent. Une équation-bilan est convenablement équilibrée lorsqu’on observe
le même nombre de chaque type d’atomes de chaque côté du signe = qui sépare les réactifs
et les produits. Le choix des nombres stœchiométriques qui satisfont ce critère comporte une
part d’arbitraire : toute multiplication par un même nombre de l’ensemble des nombres stœchiométriques conduit à un nouvel ensemble qui convient pour décrire la transformation de la
matière. À titre d’exemple, nous proposons l’équation-bilan suivante (réaction de combustion
du méthane) :
CH 4 (g) + O 2 (g)
=
CO 2 (g) + H 2 O ().
Nous remarquons que l’état physique des participants est précisé entre parenthèses : cela
revient à ajouter entre parenthèses la phase à laquelle appartient l’espèce chimique. Ainsi (g)
signifie gaz, (s) signifie solide, () signifie liquide, et (aq) est utilisé pour désigner une espèce
soluté en solution dans le solvant eau. De façon générale, une équation-bilan s’écrit sous la
forme générale :
ν 1 A 1 + ν 2 A 2 + . . . + ν k−1 A k−1
=
ν k A k + . . . + ν N A N
Les coefficients ν i sont les nombres stœchiométriques (ou coefficients stœchiométriques)
arithmétiques (toujours positifs). Parmi les espèces chimiques notées ici A i , il est usuel de
distinguer ceux du membre de gauche (i compris entre 1 et k − 1) appelés réactifs (et parfois
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2.3 Transformations chimiques
À l’occasion d’une transformation chimique, il y a réorganisation des atomes d’une ou
plusieurs substances. On observe la rupture et la formation de nouvelles liaisons entre
atomes.
Définition
Il est important de ne pas oublier qu’à l’occasion d’une transformation chimique, les atomes
ne sont ni détruits ni créés. Une équation dite équation chimique, équation-bilan, ou plus
simplement bilan traduit la réorganisation des atomes observée.
Bilan d’une transformation chimique, nombres stœchiométriques
L’équation-bilan informe sur :
• la nature des réactifs (formule chimique et état physique) placés à gauche du bilan (à
gauche d’un signe =)
• la nature des produits (formule chimique et état physique) placés à droite du bilan (à droite
d’un signe =)
• les proportions dans lesquelles les réactifs réagissent et les proportions dans lesquelles
les produits se forment.
Remarquons ici que nous supposons implicitement que la réaction chimique est écrite dans
le sens d’observation des évolutions : les espèces dont on observe la disparition sont regroupées dans la catégorie réactifs et les espèces dont on observe la formation sont regroupées
dans la catégorie produits. Ce choix d’écriture, même s’il n’est pas obligatoire, est évidemment le plus fréquent. Une équation-bilan est convenablement équilibrée lorsqu’on observe
le même nombre de chaque type d’atomes de chaque côté du signe = qui sépare les réactifs
et les produits. Le choix des nombres stœchiométriques qui satisfont ce critère comporte une
part d’arbitraire : toute multiplication par un même nombre de l’ensemble des nombres stœchiométriques conduit à un nouvel ensemble qui convient pour décrire la transformation de la
matière. À titre d’exemple, nous proposons l’équation-bilan suivante (réaction de combustion
du méthane) :
CH 4 (g) + O 2 (g)
=
CO 2 (g) + H 2 O ().
Nous remarquons que l’état physique des participants est précisé entre parenthèses : cela
revient à ajouter entre parenthèses la phase à laquelle appartient l’espèce chimique. Ainsi (g)
signifie gaz, (s) signifie solide, () signifie liquide, et (aq) est utilisé pour désigner une espèce
soluté en solution dans le solvant eau. De façon générale, une équation-bilan s’écrit sous la
forme générale :
ν 1 A 1 + ν 2 A 2 + . . . + ν k−1 A k−1
=
ν k A k + . . . + ν N A N
Les coefficients ν i sont les nombres stœchiométriques (ou coefficients stœchiométriques)
arithmétiques (toujours positifs). Parmi les espèces chimiques notées ici A i , il est usuel de
distinguer ceux du membre de gauche (i compris entre 1 et k − 1) appelés réactifs (et parfois
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