La modélisation d'une réaction chimique

I) Les points clés

1) Réaction chimique : réactifs et produits

Une réaction chimique est une transformation de la matière au cours de laquelle des espèces sont consommées (les réactifs) et d'autres espèces sont formées (les produits). Si la réaction dégage de la chaleur, c'est une réaction exothermique.

Exemple : la combustion du carbone dans le dioxygène se poursuit tant qu'il reste du carbone et du dioxygène dans le système. L'état final est atteint lorsque l'un des réactifs a totalement « disparu ». Lorsqu'il reste du dioxygène en excès, la combustion est qualifiée de combustion complète.

2) Équation-bilan équilibrée

Une réaction chimique entre deux réactifs se déroule toujours dans des proportions et des quantités bien déterminées. Il est donc nécessaire de connaître les règles permettant d'équilibrer l'équation-bilan de la réaction.

La combustion complète du carbone :

État initial (réactifs) : carbone C / dioxygène O₂ (en excès) / température à 20 °C $\rightarrow$ État final (produits) : dioxyde de carbone CO₂ / dioxygène O₂ (restant) / température au-dessus de 20 °C

Au cours de la réaction chimique, l'organisation des atomes a été modifiée, mais les atomes de carbone et d'oxygène restent présents (en espèces et en nombre).

3) Conservation de la masse et de la matière

Un principe fondamental de toute transformation chimique est la conservation de la masse, ou principe de Lavoisier : la masse des réactifs qui disparaissent est égale à la masse des produits qui se forment.

II) Équilibrer l'équation chimique de la combustion du méthane

Vérifier que tous les atomes présents dans les réactifs se retrouvent en nombre dans les produits. Équilibrer dans l'ordre : C, puis H et enfin O.

1. Il y a un C de chaque côté : CH₄ + O₂ $\rightarrow$ CO₂ + H₂O

2. On ajoute une molécule d’eau pour équilibrer les H (4 de chaque côté) : CH₄ + O₂ $\rightarrow$ CO₂ + 2H₂O

3. On ajoute une molécule de O2 pour équilibrer les O (4 de chaque côté) : CH₄ + 2O₂ $\rightarrow$ CO₂ + 2H₂O