Introduction

La première des choses est de comprendre quelle est l'utilité d'écrire des équations bilans: en général quand tu réalises une expérience tu ne fais pas attention aux quantités de réactifs que tu prends mais dans l'industrie, par exemple, il n'en est pas de même : imagine une industrie qui fabrique un produit quelconque; et bien si elle prend les quantités de réactifs au hasard, elle risque d'avoir de gros soucis financiers car elle gâchera une partie des réactifs nécessaires à la réaction.

En général les industriels savent quelles quantités de réactifs il faut utiliser et mieux, ils savent quelles quantités de produits ils vont obtenir, ce qui est primordial pour eux.

Il faut donc que tu te places dans l'optique d'un industriel : écrire l'équation bilan d'une réaction chimique te permettra de connaître les proportions de réactifs qui réagissent et les proportions de produits qui se forment.

Équilibrer l'équation

En général cela commence ainsi : on réalise l'expérience (ici la combustion du méthane) puis on identifie les produits formés (ici le dioxyde de carbone et de l'eau) et on note les réactifs (ce que l'on a avant la réaction) et  les produits formés (après la réaction). Ce qui donne ceci dans notre exemple:

  • Réactifs: méthane, dioxygène
  • Produits: dioxyde de carbone, eau

Puis on écrit le bilan de la réaction :

  • Avant la flèche c'est à dire avant la réaction on écrit les réactifs.
  • Après la flèche c'est à dire après la réaction on écrit les produits

Dans notre exemple cela donnera ceci: le + avant la flèche signifie "réagit avec" et la flèche signifie "pour former"

méthane + dioxygène -------> dioxyde de carbone + eau

A ce moment là on remplace les noms par leur formule chimique correspondante:
laisse ta souris sur les molécules pour connaître leur composition en atomes

Le nombre de chaque sorte d'atomes n'est donc pas le même avant et après la réaction: on dit que l'équation bilan n'est pas équilibrée en atomes.

Cela signifie, en fait, que dans la réalité ce n'est pas une molécule de méthane qui réagit avec une molécule de dioxygène pour former une molécule de dioxyde de carbone et une molécule d'eau mais d'autres quantités de molécules qui réagissent pour donner d'autres quantités de molécules qui se forment.Il faut donc trouver les nombres de molécules qui permettront d'avoir le même nombre de chaque sorte d'atomes avant et après la réaction : repartons donc de l'équation bilan de départ

Le nombre d'atomes de carbone (boule grise) est pour l'instant le même avant et après la réaction; il n'y a donc rien à équilibrer!

Par contre le nombre d'atomes d'hydrogène (boules blanches) n'est pas le même avant et après la réaction (on commence par les atomes d'hydrogène plutôt que les atomes d'oxygène car les atomes d'hydrogène ne sont présents que dans 2 molécules sur 4 alors que les atomes d'oxygène sont présents dans 3 molécules sur 4): 4 atomes d'hydrogène avant et 2 seulement après la réaction.

Pour avoir 4 atomes d'hydrogène après la réaction il suffit donc d'avoir 2 molécules d'eau qui se forment. On a alors:

Il faut savoir écrire des équations bilans équilibrées avec la méthode que je viens de décrire mais il faut également comprendre ce que signifie cette écriture: dans notre exemple pour chaque molécule de méthane qui réagit il faut 2 molécules de dioxygène; celles-ci formeront alors une molécule de dioxyde de carbone et 2 molécules d'eau.

Evidemment dans la réalité il y a beaucoup plus de molécules qui sont concernées (de l'ordre de 10 22 à 10 24 pour 1g de matière) mais les proportions restent toujours les mêmes.

Et voilà notre équation bilan maintenant équilibrée en chaque sorte d'atomes : avant et après la réaction on a 1 atome de carbone, 4 atomes d'hydrogène et 4 atomes d'oxygène ; il suffit maintenant de compter le nombre de chaque molécule différente et de placer les coefficient numériques correspondants dans l'équation bilan

Notre équation est donc équilibrée en atomes de carbone et en atomes d'hydrogène mais elle ne l'est pas encore en atomes d'oxygène (boules rouges): on a 2 atomes d'oxygène avant la réaction et 4 après la réaction.
Pour avoir 4 atomes d'oxygène il suffit donc d'avoir 2 molécules de dioxygène au départ. On a alors:

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