I. Qu’est-ce qu’une réaction chimique ?
Une réaction chimique modélise une transformation chimique au cours de laquelle des substances, appelées réactifs, disparaissent tandis que de nouvelles substances, appelées produits, se forment. La transformation s’arrête lorsqu’au moins un des réactifs est entièrement consommé.
Une réaction chimique se représente par une équation de la réaction, écrite sous la forme : réactifs → produits. Exemple : carbone + dioxygène → dioxyde de carbone (C + O2 → CO2).
II. L’équation de la réaction chimique
Dans une équation de réaction, on peut placer devant chaque formule un nombre appelé coefficient stœchiométrique. Ce sont des nombres entiers positifs qui indiquent les proportions dans lesquelles les espèces chimiques réagissent ou se forment.
Une équation de réaction s’écrit donc de façon générale : aA + bB → cC + dD, où a, b, c et d sont les coefficients stœchiométriques et A, B, C, D les formules chimiques des réactifs et des produits.
III. La conservation de la masse
Une expérience classique permet de vérifier la conservation de la masse : on chauffe un mélange de 7 g de fer et 4 g de soufre. Après la réaction, on obtient 11 g de sulfure de fer.
Loi de conservation de la masse. Au cours d’une réaction chimique, la masse des réactifs qui disparaissent est égale à la masse des produits qui se forment : il y a conservation de la masse.
IV. La conservation des atomes et l’équilibrage des équations
Loi de conservation des atomes. Au cours d’une réaction chimique, les atomes présents dans les réactifs sont identiques, en genre et en nombre, aux atomes présents dans les produits : il y a conservation des atomes. Ce principe est résumé par la célèbre phrase de Lavoisier : « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ».
Pour respecter cette loi, il faut parfois équilibrer une équation à l’aide des coefficients stœchiométriques. Exemple : l’équation H2 + O2 → H2O n’est pas équilibrée (2 atomes d’oxygène à gauche, 1 seul à droite). L’équation équilibrée correcte est : 2H2 + O2 → 2H2O.
V. Synthèse
Une réaction chimique transforme des réactifs en produits, selon une équation de réaction utilisant des coefficients stœchiométriques. Deux lois fondamentales s’appliquent : la conservation de la masse (masse des réactifs = masse des produits) et la conservation des atomes (mêmes atomes, en genre et en nombre, avant et après la réaction), ce qui impose parfois d’équilibrer l’équation.
Exercice d’application
Exercice 1. Définis les mots « réactifs » et « produits » dans une réaction chimique.
Exercice 2. On chauffe 7 g de fer avec 4 g de soufre. Quelle est la masse du sulfure de fer obtenu ? Quelle loi utilises-tu ?
Exercice 3. L’équation H2 + O2 → H2O est-elle équilibrée ? Justifie, puis propose l’équation correcte.
Exercice 4. Énonce la loi de conservation des atomes et la phrase de Lavoisier qui la résume.
Exercice 5. Dans l’équation C + O2 → CO2, identifie les réactifs et les produits, et vérifie que les atomes sont conservés.
Corrigés
Corrigé 1. Les réactifs sont les substances présentes au début qui disparaissent pendant la transformation. Les produits sont les nouvelles substances qui se forment.
Corrigé 2. La masse du sulfure de fer est 7 + 4 = 11 g, d’après la loi de conservation de la masse (masse des réactifs = masse du produit).
Corrigé 3. Non, elle n’est pas équilibrée : à gauche il y a 2 atomes d’oxygène, à droite seulement 1. L’équation correcte est 2H2 + O2 → 2H2O.
Corrigé 4. Au cours d’une réaction chimique, les atomes présents dans les réactifs sont identiques, en genre et en nombre, aux atomes présents dans les produits. Lavoisier : « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ».
Corrigé 5. Réactifs : carbone (C) et dioxygène (O2). Produit : dioxyde de carbone (CO2). À gauche : 1 atome de carbone, 2 atomes d’oxygène. À droite : 1 atome de carbone, 2 atomes d’oxygène. Les atomes sont bien conservés.
