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Chimie
Cours : Chimie > Chapitre 3
Leçon 5: Différents types de réactions chimiquesÉquation moléculaire, ionique complète ou ionique nette
Comment écrire l'équation ionique complète et l'équation ionique réduite d'une réaction à partir de l'équation bilan moléculaire
Introduction
En tant qu'étudiant en chimie assidu, vous allez rencontrer des tas de réactions qui ont lieu dans l'eau, ou peut être que vous êtes ici car vous êtes déjà perdu parmi celles-ci ! Lorsqu'une réaction met en jeu des ions, l'équation bilan peut être écrite de plusieurs façons plus ou moins détaillées. En fonction de la partie de la réaction à laquelle on s'intéresse, on écrira soit l'équation moléculaire, soit l'équation ionique complète, soit l'équation ionique réduite.
Définitions : équation moléculaire, ionique complète et ionique réduite
Les équations moléculaires sont parfois simplement appelées équations bilan équilibrées. Dans une équation moléculaire, l'ensemble des composés ioniques et des acides sont représentés
par leurs formules brutes correspondant à des composés neutres. L'état de chaque substance est indiqué entre parenthèses après la formule brute.
Soit l'exemple de la réaction qui a lieu lorsqu'on mélange une solution aqueuse de start text, N, a, C, l, end text et une solution aqueuse de start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript. On écrit les réactifs du côté gauche de la flèche de réaction : start text, N, a, C, l, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis et start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis. La réaction produit start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis et start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis. On en déduit l'équation moléculaire de la réaction en veillant à bien équilibrer l'équation bilan !
start text, N, a, C, l, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis
start text, N, a, C, l, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis
Si on parvenait à zoomer sur le contenu du bécher où a lieu la réaction, on ne trouverait pas de molécules de start text, N, a, C, l, end text, d'start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript ou de start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript. En effet, start text, N, a, C, l, end text, start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript et start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript sont des composés ioniques solubles et ils se dissocient dans l'eau en leurs ions correspondants. Par exemple, chaque cristal de start text, N, a, C, l, end text sera dissocié en un ion start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript et un ion start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript ; ces ions sont stabilisés par des interactions ion-dipôle avec les molécules d'eau environnantes.
Lorsqu'on écrit les composés ioniques solubles sous la forme d'ions dissociés, on obtient l'équation ionique complète, aussi appelée équation ionique :
On remarque qu'on a conservé la représentation du produit start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis puisque ce composé est insoluble dans l'eau. En règle générale, les composés ioniques solubles, les acides forts et les bases fortes sont représentés sous la forme d'ions dissociés dans une équation ionique complète. A l'opposé, on écrit la formule brute neutre des sels insolubles et des acides faibles, puisqu'ils ne sont que très peu dissociés dans l'eau.
En regardant de plus près cette équation ionique complète, on s'aperçoit qu'on retrouve start color #aa87ff, start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, end color #aa87ff et start color #1fab54, start text, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, end color #1fab54 de chaque côté de la flèche de réaction. Les espèces ioniques, telles que start color #aa87ff, start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, end color #aa87ff et start color #1fab54, start text, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, end color #1fab54, qui ne réagissent pas au cours d'une réaction sont appelées ions spectateurs. Par analogie avec une équation mathématique où on peut supprimer un terme qui apparaît de chaque côté, on peut supprimer les ions spectateurs de l'équation ionique complète puisqu'ils apparaissent de chaque côté de l'équation :
On obtient alors l'équation ionique réduite, qui comporte seulement les espèces engagées dans la réaction chimique :
L'équation ionique réduite indique que le chlorure d'argent solide peut être produit à partir des ions start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript et start text, A, g, end text, start superscript, plus, end superscript qui se trouvent en solution, mais elle ne donne pas la source de ces ions. En comparaison, l'équation ionique complète fournit des informations sur les ions présents en solution au cours de la réaction, et l'équation moléculaire donne les composés ioniques dont sont issus les ions start text, C, l, end text, start superscript, −, end superscript et start text, A, g, end text, start superscript, plus, end superscript.
Conseil pour les exercices : Par convention, on écrit l'équation ionique réduite avec les coefficients stœchiométriques exprimés sous la forme de plus petits nombres entiers possibles. Cela veut dire qu'il faudra parfois diviser, en dernière étape, tous les coefficients stœchiométriques par un dénominateur commun, afin d'obtenir la version finale de l'équation ionique réduite.
À retenir
Une équation ionique réduite montre seulement les espèces chimiques qui sont engagées dans la réaction, alors que l'équation ionique complète comporte également les ions spectateurs. On peut écrire l'équation ionique réduite en suivant les étapes suivantes :
- Écrire l'équation moléculaire équilibrée, en incluant l'état de chaque substance.
- Utiliser ses connaissances des règles de solubilité, des acides forts et des bases fortes pour réécrire l'équation en équation ionique complète faisant apparaître les composés qui sont dissociés en ions.
- Supprimer les ions spectateurs qui apparaissent de chaque côté de l'équation pour obtenir l'équation ionique réduite.
À vous de jouer !
L'acide sulfurique, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, est un acide fort qui se dissocie complètement en solution aqueuse en ions start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript et start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, 2, minus, end superscript. L'hydroxyde de sodium, start text, N, a, O, H, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis, est une base forte qui se dissocie complètement en solution aqueuse en start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript et start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript. Lorsqu'on mélange start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis et start text, N, a, O, H, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis, on obtient de l'eau et du sulfate de sodium soluble, start text, N, a, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis.
Quelle est l'équation ionique réduite de la réaction entre start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis et start text, N, a, O, H, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis ?
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