stoechiometrie







Cours de physique – niveau classe de première S – partie « Couleurs et images – Matières colorées » 

  1. Définition
  2. Les coefficients stoechiométriques
  3. Exemple des coefficients stoechiométriques de la réaction d’oxydation de l’aluminium
  4. Conditions stoechiométriques d’une transformation chimique
  5. Conditions non stoechiométriques
  6. Coefficients stoechiométriques et avancement

Définition

La stoechiométrie d’une transformation chimique désigne les proportions avec lesquelles les différentes espèces chimiques (réactifs et produits) interviennent.
Ces proportions sont indiquées par les coefficients stoechiométriques présents dans l’équation de réaction.

Les coefficients stoechiométriques

Ce sont les nombres notés devant les formules chimiques dans les équations de réaction afin de les équilibrer.
Il permettent de traduire la conservation des éléments au cours d’une transformation chimique: les coefficients stoechiométriques d’une équation de réaction sont donc déterminés en équilibrant cette dernière.

Exemple des coefficients stoechiométriques de la réaction d’oxydation de l’aluminium

Il s’agit d’une réaction entre l’aluminium métallique Al et le dioxygène O2 qui produit de l’alumine Al2O3

L’équation non équilibrée s’écrit:

Al + O2 -> Al2O3

Pour équilibrer l’élément oxygène il est nécessaire de trouver un multiple commun au deux oxygène de du dioxygène et aux trois de l’alumine. Le plus petit multiple commun est 6, il est obtenu avec un coefficient 3 pour le dioxygène et 2 pour l’aluminium ce qui donne l’équation provisoire suivante:

Al + 3 O2 -> 2 Al2O3

Il reste à équilibrer l’élément aluminium présent au nombre de 4 dans les produits (2 aluminium dans 2 alumine) et d’un dans les réactifs: il suffit de multiplier ce dernier par un coefficient 4.  On aboutit ainsi à l’équation équilibrée :

4 Al + 3 O2 -> 2 Al2O3

Cette équation exprime:

  • qu’il est consommé 4 aluminium pour 3 dioxygène
  • qu’il se forme 2 alumine pour 3 dioxygène consommés
  • qu’il se forme deux fois moins d’alumine que d’aluminium consommé

Conditions stoechiométriques d’une transformation chimique

Les proportions des réactifs d’une transformation chimique donnée sont dites stoechiométriques si elles coïncident avec les proportions correspondant aux coefficients stoechiométriques.



Exemple
Pour la réaction d’oxydation entre l’aluminium et le dioxygène dont l’équation est:

4 Al + 3 O2 -> 2 Al2O3

Les réactifs sont en proportion stoechiométriques si par exemple :

  • il y a 4 moles d’aluminium et 3 moles de dioxygène
  • il y a 8 moles d’aluminium et 6 moles de dioxygène
  • il y a 12 moles d’aluminium et 9 moles de dioxygène
  • il y a 2 moles d’aluminium et 1,5 moles de dioxygène

Etc..

Si les les réactifs d’une transformation chimique sont introduits dans le milieu réactionnel en proporti’ons stoechiométriques alors ils sont consommés entièrement (à condition que la réaction soit complète) et ils sont absents de l’état final du système chimique (leur quantité de matière est nulle)

Conditions non stoechiométriques

Si les proportions des réactifs, dans l’état initial du système chimique, ne coïncident pas avec les proportions stoechiométriques alors:

  • l’un des réactifs est entièrement consommé, il est absent de l’état final (sa quantité de matière et son avancement sont nuls). Ce réactif est alors qualifié de réactif en défaut et correspond aussi au réactif limitant
  • l’autre réactif n’est pas entièrement consommé (sa quantité de matière n’est pas nulle à l’état final). Ce réactif est dit en excès

Coefficients stoechiométriques et avancement

Ils permettent d’exprimer la quantité de matière de tous réactif ou produit au cours d’une transformation chimique :

– pour un réactif de coefficient stoechiométrique « a » et de quantité de matière initiale n0 alors au cours de la réaction la quantité de matière est n0 – a.x
– pour un produit de coefficient stoechiométrique b et de quantité initiale nulle, la quantité de matière au cours de la réaction est b.x

 


Notions de seconde à réviser

 


Autres cours du thème « Couleurs et images – Matières colorées«