- Pas
- Écrivez l'équation déséquilibrée
- Examiner les coefficients stœchiométriques et les indices
- Équilibrez d'abord les atomes dans la plus petite proportion
- Équilibre par les atomes d'oxygène
- Équilibrez enfin les atomes d'hydrogène
- Exemples
- Exercices
- Exercice 1
- Exercices 2
- Exercice 3
- Exercice 4
- Références
L' équilibrage par essais et erreurs consiste en une méthode d'essais et d'erreurs qui vise à garantir que la conservation de la matière est remplie dans une équation chimique pour une réaction donnée; c'est-à-dire pour égaliser les nombres d'atomes des réactifs et des produits. Ainsi, ils ne disparaîtront pas ou ne créeront pas d'atomes à partir de rien.
En fonction de la précipitation, il s'agit généralement d'une opération divertissante, renforçant la compréhension des coefficients stœchiométriques et des indices. Bien que cela puisse ne pas en avoir l'air, les essais et erreurs impliquent la maîtrise de nombreux concepts, appliqués presque inconsciemment à ceux qui se plongent dans la chimie.
Équilibrer une équation chimique par essais et erreurs, c'est comme essayer de niveler une bascule en l'air. Image par michael maggiore de Pixabay
Ainsi, le balancement ressemble à l'effort qui serait fait pour niveler une bascule (ou une bascule), de sorte qu'aucune extrémité ne tombe d'un côté tandis que l'autre se lève. Une échelle illustre parfaitement cela.
Comme vous avez l'expérience, cet équilibrage peut même se faire mentalement, à condition que l'équation chimique ne soit pas trop compliquée. Un mauvais swing ruine complètement l'interprétation d'une réaction, il est donc essentiel de le faire calmement pour éviter les erreurs alimentaires.
Pas
Écrivez l'équation déséquilibrée
Indépendamment de ce pour quoi l'équilibrage est nécessaire, vous devez toujours commencer avec l'équation déséquilibrée à portée de main. De même, il est important d'être clair sur ses éléments. Supposons l'équation chimique suivante:
A + B → 3C + D
Où les espèces A, B, C et D sont moléculaires. Cette équation ne peut pas être équilibrée car elle ne nous dit rien sur ses atomes. Les atomes sont équilibrés, pas les molécules.
A, B et D ont un coefficient stoechiométrique de 1, tandis que C de 3. Cela signifie qu'une molécule ou mole de A réagit avec une molécule ou mole de B, pour produire 3 molécules ou moles de C, et une molécule ou mole de D. Lorsque nous montrons les atomes, nous introduisons les indices stoechiométriques.
Examiner les coefficients stœchiométriques et les indices
Supposons maintenant l'équation suivante:
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Les indices stoechiométriques nous disent combien d'atomes de chaque élément composent une molécule, et ils sont reconnus parce qu'ils sont les plus petits nombres sur le côté droit d'un atome. Par exemple, CH 4 a un atome de carbone (bien que le 1 ne soit pas répertorié) et quatre atomes d'hydrogène.
Équilibrez d'abord les atomes dans la plus petite proportion
Selon l'équation déséquilibrée ci-dessus, le carbone est l'atome mineur: il fait partie d'un seul réactif (CH 4) et d'un seul produit (CO 2). Si vous le regardez, il y a un atome C du côté des réactifs et des produits.
Équilibre par les atomes d'oxygène
CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
2 O 3 O
Nous ne pouvons pas changer les indices, mais seulement les coefficients stoechiométriques afin d'équilibrer une équation. Il y a plus d'oxygène sur le côté droit, nous essayons donc d'ajouter un coefficient à l'O 2:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + H 2 O
4 ou 3
On ne veut pas affecter le coefficient de CO 2 car cela déséquilibrerait les atomes de C. On change alors le coefficient de H 2 O:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4 ou 4
Équilibrez enfin les atomes d'hydrogène
Une fois que nous avons équilibré les atomes d'oxygène, nous équilibrons finalement les atomes d'hydrogène. Plusieurs fois, ceux-ci sont par eux-mêmes équilibrés à la fin.
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
Et donc l'équation a été équilibrée par essais et erreurs. L'ordre de ces étapes n'est pas toujours respecté.
Exemples
Des équations équilibrées sont présentées ci-dessous pour vérifier que le nombre de ses atomes est égal des deux côtés de la flèche:
SO 2 + 2H 2 → S + 2H 2 O
P 4 + 6F 2 → 4PF 3
2HCl → H 2 + Cl 2
C + O 2 → CO 2
Exercices
Certains exercices proposés seront résolus ci-dessous. Dans certains d'entre eux, on verra qu'il est parfois commode de casser l'ordre des étapes et d'équilibrer l'atome minoritaire en dernier.
Exercice 1
Équilibrez par essais et erreurs l'équation chimique suivante:
SO 3 → SO 2 + O 2
1S 1S
3 ou 4
Il est important de souligner que les coefficients multiplient les indices pour nous donner le nombre total d'atomes pour un élément. Par exemple, 6N 2 nous donne un total de 12 atomes N.
Le soufre au début est déjà équilibré, nous continuons donc avec l'oxygène:
3 O 4 O
Nous sommes obligés de changer le coefficient en SO 3 pour équilibrer les oxygènes du côté gauche:
2SO 3 → SO 2 + O 2
6 O 4 O
2S S
Maintenant, nous nous intéressons à équilibrer les atomes de soufre avant les atomes d'oxygène:
2SO 3 → 2SO 2 + O 2
2S 2S
6 OU 6O
Notez que les atomes d'oxygène ont été laissés en équilibre par eux-mêmes à la fin.
Exercices 2
Équilibrez par essais et erreurs l'équation chimique suivante:
CH 4 + H 2 O → CO + H 2
Les carbones et les oxygènes sont déjà équilibrés, pas de la même manière les hydrogènes:
6H 2H
Il suffit de modifier le coefficient de H 2 pour avoir plus d'hydrogènes à droite:
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
6H 6H
Et l'équation est totalement équilibrée.
Exercice 3
Équilibrez par essais et erreurs l'équation chimique suivante:
C 2 H 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O
Nous recommençons à équilibrer le carbone:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + H 2 O
2C 2C
2O 5O
4H 2H
Notez que cette fois, il est plus facile d'équilibrer les hydrogènes d'abord que les oxygènes:
C 2 H 4 + O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
4H 4H
2O 6O
Maintenant, nous modifions le coefficient d'O 2 pour équilibrer les oxygènes:
C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
6O 6O
Et l'équation est déjà équilibrée.
Exercice 4
Enfin, une équation difficile sera équilibrée par essais et erreurs:
N 2 + H 2 O → NH 3 + NON
L'azote et l'oxygène sont déjà équilibrés, mais pas les hydrogènes:
2H 3H
Essayons de changer le coefficient de H 2 O et NH 3:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + NON
6H 6H
3O O
2N 3N
Par essais et erreurs, nous faisons varier le coefficient de NO:
N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
6H 6H
3O 3O
2N 5N
Et maintenant, les azotes sont déséquilibrés. Ici, il est commode de faire un changement brusque: quintuple le coefficient de N 2:
5N 2 + 3H 2 O → 2NH 3 + 3NO
10 N 5N
6H 6H
3O 3O
Ainsi, il nous reste à jouer avec les coefficients de NH 3 et de NO pour qu'ils ajoutent 10 azotes et équilibrent les atomes d'oxygène et d'hydrogène en même temps. Essayons ce score:
5N 2 + 3H 2 O → 5NH 3 + 5NO
10 N 10 N
6 H 15H
3O 5O
Cependant, les hydrogènes semblent très déséquilibrés. Par conséquent, modifions à nouveau les coefficients:
5N 2 + 3H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
6H 12H
3O 6O
Notez que maintenant le côté gauche a deux fois plus d'oxygène et d'hydrogène. À ce stade, il suffit de doubler le coefficient de H 2 O:
5N 2 + 6H 2 O → 4NH 3 + 6NO
10 N 10N
12H 12H
6O 6O
Et l'équation est enfin équilibrée.
Références
- Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.
- Chimie organique. (sf). Équilibrer les équations chimiques par essais et erreurs - Exercices résolus. Récupéré de: quimica-organica.com
- Nissa Garcia. (2020). Équation chimique équilibrée: définition et exemples. Étude. Récupéré de: study.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 octobre 2019). Comment équilibrer les équations chimiques. Récupéré de: thinkco.com
- Guide d'étude. (11 mai 2019). Équilibrage d'essai des réactions chimiques. Exercices résolus. Récupéré de: quimicaencasa.com
- Université du Colorado Boulder. (2019). Équilibrage des équations chimiques. Récupéré de: phet.colorado.edu