Équilibrer les équations chimiques
L'hydrogène et l'oxygène ne forment de l'eau que dans le rapport 2 : 1 : 2, car une molécule d’O₂ apporte assez d'oxygène pour deux molécules d'eau.
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Écris la combustion du dihydrogène sous la forme H₂ + O₂ → H₂O, puis compte. À gauche, il y a deux atomes d'hydrogène et deux d'oxygène. À droite, il y a deux atomes d'hydrogène, mais un seul d'oxygène. Un atome d'oxygène a disparu, ce qui est impossible. Une équation respectant la conservation de la matière doit contenir le même nombre d'atomes de chaque élément des deux côtés. On dit alors qu'elle est équilibrée.
Change les coefficients, jamais les indices
Un raccourci est tentant : remplacer H₂O par H₂O₂ équilibre aussitôt l'oxygène. Mais H₂O₂ est le peroxyde d'hydrogène, une autre substance : l'équation décrirait une réaction qui n'a pas lieu. Les indices définissent chaque substance. Les seuls nombres que tu peux changer sont les coefficients. Place un 2 devant H₂O : à droite, il y a maintenant 4 atomes d'hydrogène et 2 d'oxygène. L'oxygène est équilibré, mais pas l'hydrogène : place donc aussi un 2 devant H₂. On obtient 2H₂ + O₂ → 2H₂O, soit quatre atomes d'hydrogène et deux d'oxygène de chaque côté.
Équilibrer par essais raisonnés
La plupart des équations scolaires s'équilibrent par essais raisonnés : on choisit les coefficients dans un ordre judicieux et on recompte après chaque changement. Quelques habitudes accélèrent le travail. Commence par un élément présent dans une seule substance de chaque côté. Garde pour la fin les éléments présents seuls, comme O₂, H₂ ou Fe : changer leur coefficient ne touche aucun autre élément. Si un groupe d'atomes, comme NO₃ ou SO₄, reste inchangé au cours de la réaction, compte-le comme un bloc. Enfin, vérifie à nouveau chaque élément et choisis les plus petits coefficients entiers possibles.
Essaie avec le propane, combustible vendu en bouteilles de camping, souvent mélangé au butane : C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O. D'abord le carbone : trois atomes à gauche exigent 3CO₂. Puis l'hydrogène : huit atomes exigent 4H₂O. Compte alors l'oxygène à droite : 3 × 2 + 4 × 1 = 10 atomes, il faut donc 5O₂ à gauche. L'équation équilibrée est C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O. OpenStax applique la même méthode à la formation de pentoxyde de diazote à partir de diazote et de dioxygène et obtient 2N₂ + 5O₂ → 2N₂O₅.
Quand des fractions apparaissent
La méthode la plus rapide donne parfois une fraction. Pour former une mole d'eau par combustion du dihydrogène, on peut écrire H₂ + ½O₂ → H₂O. Les tables d'énergies de combustion utilisent souvent cette forme, car les valeurs sont données par mole de combustible. Pour obtenir des entiers, multiplie tous les coefficients par 2. La même astuce vaut pour l'éthanol : C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O comporte déjà des entiers, mais la réaction du fer écrite 2Fe + 1½O₂ → Fe₂O₃ devient 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃.
Le laboratoire signale une équation équilibrée dont les coefficients ne sont pas réduits. 4H₂ + 2O₂ → 4H₂O est équilibrée, mais tous ses coefficients sont divisibles par 2 : la forme retenue est donc 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Les proportions sont identiques ; par convention, on choisit les plus petits entiers.
| Élément | À gauche : C₃H₈ + 5O₂ | À droite : 3CO₂ + 4H₂O |
|---|---|---|
| C | 1 × 3 = 3 | 3 × 1 = 3 |
| H | 1 × 8 = 8 | 4 × 2 = 8 |
| O | 5 × 2 = 10 | 3 × 2 + 4 × 1 = 10 |
- Équilibre N₂ + H₂ → NH₃. Quel est le coefficient de H₂ ?
- Équilibre C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O. Quel est le coefficient d’O₂ ?
- Équilibre Fe + O₂ → Fe₂O₃. Quel est le coefficient de Fe ?
- Quel changement est INTERDIT pour équilibrer une équation ?
- Changer un indice
- Changer un coefficient
- Écrire un coefficient de 2
- Multiplier tous les coefficients par 2
- L'équation 4H₂ + 2O₂ → 4H₂O est-elle équilibrée ?
- Oui, mais il faut diviser les coefficients par 2
- Non, l'oxygène est mal équilibré
- Non, l'hydrogène est mal équilibré
- Oui, et c'est la forme habituelle
- Équilibre H₂O₂ → H₂O + O₂. Quel est le coefficient d’O₂ ?
- Équilibre Al + O₂ → Al₂O₃. Quel est le coefficient d’Al₂O₃ ?
- Quel élément vaut-il généralement mieux garder pour la fin ?
- Un élément présent seul, comme O₂
- Le carbone d'un combustible
- Tout élément présent dans deux produits
- L'élément le plus lourd
- Équilibre C₂H₅OH + O₂ → CO₂ + H₂O. Quel est le coefficient de H₂O ?
- Écris H₂ + ½O₂ → H₂O avec des coefficients entiers. Quel est celui de H₂O ?
- Équilibrée : chaque élément a le même nombre d'atomes des deux côtés.
- Change seulement les coefficients ; les indices définissent la substance.
- Commence par les éléments présents dans une seule substance de chaque côté, garde les éléments seuls comme O₂ pour la fin et utilise les plus petits entiers.
Sources de ce cours (14)
- OpenStax Chemistry 2e (openstax.org/books/chemistry-2e): 1.2 law of conservation of matter, 1.3 chemical change (rust, combustion, cooking and rotting)
- 4.1 balancing by inspection (CH4 + 2O2, 2H2O to 2H2 + O2, 2N2 + 5O2 to 2N2O5)
- 4.2 precipitation (PbI2 from KI and Pb(NO3)2, AgCl insoluble)
- redox (Na + Cl2, copper wire in silver nitrate)
- combustion, 5.1 specific heat of water 4.184 J/g °C, 5.3 enthalpy (ΔH < 0 exothermic; ΔHc CH4 −890.8, H2 −285.8, ethanol −1366.8, methanol −726.1 kJ/mol; 1.00 L isooctane 33,100 kJ; ozone formation endothermic)
- 12.2 factors affecting rates (sodium and iron in air, calcium and sodium in water, sawdust, rate roughly doubles per 10 °C, phosphorus in pure oxygen, air about 20% oxygen, H2O2 decomposition)
- 12.5 collision theory and Arrhenius equation (R = 8.314 J/mol/K, catalytic converters)
- 12.7 catalysis and enzymes
- NIST Chemistry WebBook methane ΔcH°gas −890.7 ± 0.4 kJ/mol (webbook.nist.gov)
- NIST CODATA Avogadro constant 6.022 140 76 × 10²³ mol⁻¹ exact (physics.nist.gov)
- IUPAC CIAAW abridged standard atomic weights (H 1.0080, C 12.011, N 14.007, O 15.999, Na 22.990, Ca 40.078, Fe 55.845, Sn 118.71; ciaaw.org)
- ACS International Historic Chemical Landmark, The Chemical Revolution of Antoine-Laurent Lavoisier (acs.org, Traité élémentaire de chimie 1789, quotation on conservation of mass)
- Lavoisier, memoir on the calcination of tin in closed vessels, Mémoires de l'Académie Royale des Sciences for 1774, published 1777 (via web.lemoyne.edu/giunta/classicalcs/lavoisier.html)
- PubChem sodium bicarbonate and acetic acid pages (pubchem.ncbi.nlm.nih.gov).
Consulté le: 2026-10-17