Comment équilibrer une équation bilan ?

Travaillons à nouveau sur l'équation bilan de la combustion du méthane.
Avec la méthode traditionnelle on arrive sans encombres à l'équation bilan non équilibrée ci-dessous

Avant la réaction

 

Après la réaction

CH4

+

O2

------)

CO2

+

H2O

une molécule de méthane composée d'un atome de carbone et de 4 atomes d'hydrogène

+

une molécule de dioxygène composée de 2 atomes d'oxygène

------)

une molécule de dioxyde de carbone composée d'un atome de carbone et de 2 atomes d'oxygène

+

Une molécule d'eau composée d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène

Avec les photos des molécules on visualise sans problème qu'il y a un déséquilibre atomique avant et après la réaction (il n'y a pas le même nombre de boules de chaque couleur avant et après la réaction).
C'est alors là que les problèmes surviennent. Ils viennent en général du fait que vous ne visualisez pas comment équilibrer l'équation bilan. Pour cela il faut imaginer plusieurs choses :

  • Les atomes sont des billes
  • Les molécules constituées d'atomes sont dans des sacs fermés hermétiquement
  • Dans chaque sac se trouve une seule molécule
Le problème est alors plus simple : avoir au départ et à l'arrivée le même nombre de billes de couleurs pour rétablir l'équilibre
Sac A : 1 sac contenant 1 bille grise et 4 billes blanches Sac B : 1 sac contenant 2 billes rouges                       
 
Sac C : 1 sac contenant 2 billes rouges et une bille grise Sac D : 1 sac contenant 2 billes blanches et une bille rouge

1 bille grise et 4 billes blanches

+

2 bille rouges

-)

1 bille grise,2 billes rouges

+

1 bille rouge,2 billes blanches

Total avant la réaction : 1 bille grise, 2 billes rouges, 4 billes blanches Total après la réaction : 1 bille grise, 3 billes rouges, 2 billes blanches

Pour obtenir le même nombre de billes avant et après la réaction, on aurait tendance à vouloir rajouter des billes dans les sacs mais ce n'est pas possible car les sacs sont fermés ! Pour obtenir l'équilibre on ne peut donc que rajouter que des sacs mais attention uniquement des sacs identiques à ceux déjà présents.

Quels sacs rajouter ? Il suffit simplement de faire un petit décompte

  • On a autant de billes grises avant et après la flèche donc pas besoin d'équilibrer ces billes
  • Par contre on a 4 billes blanches d'un côté et 2 de l'autre côté: il faut donc rajouter un sac D. On obtient alors à ce moment là

1 bille grise et 4 billes blanches

+

2 bille rouges

-)

1 bille grise,2 billes rouges

+

1 bille rouge,2 billes blanches

1 bille rouge,2 billes blanches

Il ne reste plus maintenant qu'à équilibrer en billes rouges; pour cela il suffit de prendre un deuxième sac B. Ce qui nous donne:

1 bille grise et 4 billes blanches

+

2 bille rouges

-)

1 bille grise,2 billes rouges

+

1 bille rouge,2 billes blanches

2 bille rouges

1 bille rouge,2 billes blanches

La mission est accomplie: le nombre de billes est le même avant et après la réaction (1 bille grise, 4 billes rouges et 4 billes blanches)
Pour écrire l'équation bilan il suffit de compter le nombre de sacs contenant chaque sorte de molécules et de se rappeler quelle molécule il y a dans chaque sac. On obtient :

Avant la réaction

 

Après la réaction

CH4

+

2 O2

------)

CO2

+

2 H2O

 

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