Objectifs
• Définir : Réaction chimique, Réactif et Produit
• Énoncer et appliquer la loi de conservation de la matière
• Écrire, équilibrer et exploiter une équation- bilan.

Situation problème
Dans une revue scientifique, tes camarades de classe ont lu ceci « L’un des problèmes de l’industrie chimique est d’exploiter des réactions chimiques en limitant au maximum les pertes… Ce qui nécessite le respect des proportions des réactifs engagés dans la réaction ».
Afin de mieux appréhender cette préoccupation, tes camarades se proposent d’écrire l’équation-bilan de la combustion du gaz domestique, de déterminer des quantités de matière et des volumes à partir de l’équation-bilan et de connaître la loi de Lavoisier.
Aide les dans cette épreuve.

Activité : Utilisation de la loi de conservation des atomes pour équilibrer l’équation-bilan de la combustion complète du butane.

I. Notion de réaction chimique

I.1. Définitions

• Réaction chimique est une transformation de la matière au cours de laquelle des espèces chimiques disparaissent (les réactifs) et de nouvelles espèces chimiques apparaissent (les produits).

Réaction chimique est donc une transformation au cours de laquelle des corps purs sont consommés tandis que de nouveaux corps purs sont formés. Ainsi, les atomes des molécules des réactifs se séparent puis se réarrangent pour donner naissance à de nouvelles molécules.
Contrairement à la transformation physique est une transformation qui ne change pas la matière.

• Réactif : Corps pur qui est consommé au cours d’une réaction chimique.
• Produit : Corps pur nouveau qui est formé au cours d’une réaction chimique.

Exemples de réactions chimiques :
La combustion de butane \({C_4}{H_{10}}\) (gaz utilisé dans la cuisine) dans le dioxygène \({O_2}\) de l’air
Équation de réaction
\({C_4}{H_{10}} + {O_2} \to \) \(C{O_2} + {H_2}O\)

NB : Cette équation est incomplète et sera complétée à la suite du cours.

• Réactifs : Butane (\({C_4}{H_{10}}\)) et le dioxygène (\({O_2}\))
• Produits : dioxyde de carbone (\(C{O_2}\) ) et l’eau (\({H_2}O\))

NB : Les réactifs sont du coté gauche de la flèche et les produits du coté droit de la flèche.

I.2 Loi de conservation de la matière ou loi de Lavoisier

Énoncé :
« Au cours d’une réaction chimique, la masse totale des réactifs consommés est égale à la masse totale des produits formés. »

Autrement dit, Au cours des réactions chimiques, les atomes des différents éléments se conservent. C'est-à-dire qu’il y a autant d’atomes d’un élément chimique de part et d’autre de la flèche.

Ainsi, si nous revenons à l’équation de réaction de combustion du butane, nous constatons que la loi de conservation n’est pas respectée, on manipule généralement les coefficients devant chaque molécule résoudre ce problème et le processus est appelé « équilibrer une réaction chimique ». et les coefficient appelés « coefficients stœchiométriques ».
L’équation précédente devient
\({C_4}{H_{10}} + \frac{{13}}{2}{O_2}\) \( \to 4C{O_2} + 5{H_2}O\)
ou
\(2{C_4}{H_{10}} + 13{O_2}\) \( \to 8C{O_2} + 10{H_2}O\)
Dans cette équation, les nombres 2, 13, 8 et 10 sont des coefficients stœchiométriques et l’équation appelé équation bilan de la combustion du butane.

II ÉQUATION – BILAN

II.1 Définition

Une équation-bilan est un schéma qui met en évidence un bilan en quantité de matière de la réaction chimique tout en respectant la conservation des atomes.

II.2 Ecriture des équations – bilan

De façon littérale, une équation s’écrit :

Réactifs \( \to \) Produits

L’équation-bilan d’une réaction chimique est généralement de la forme :

\(aA + bB \to \) \(cC + dD\)

Du coté des réactifs, le « + » signifie réagit avec
Du cote des produits, le « + » signifie et
La flèche ⟶ signifie « pour donner »

Règle :
Pour équilibrer une équation- bilan, on place devant la formule des réactifs et des produits des nombres appelés coefficients stœchiométriques afin d’assurer la conservation des nombres des atomes de chaque élément chimique dans les deux membres de l’équation.

Les proportions sont stœchiométriques si à la fin de la réaction, il ne reste plus de réactifs et les produits sont obtenus dans les proportions de l’équation-bilan, on aura dans ce cas :
\(\frac{{{n_A}}}{a} = \frac{{{n_B}}}{b} = \) \(\frac{{{n_C}}}{c} = \frac{{{n_D}}}{d}\)

NB : Si l’un des réactifs est en excès, iil sera tout présent dans le milieu réactionnaire lorsque l’autre sera totalement consommé.
Si nous avons \(\frac{{{n_B}}}{b} \succ \frac{{{n_A}}}{a}\), on dira que le réactif \(B\) est en excès et \(A\) sera dit en défaut par rapport à \(B\).