Principe (La loi) de Lavoisier

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Antoine Laurent de LAVOISIER, (1743-1794)

Antoine Lavoisier (né Antoine Laurent de Lavoisier le 26 août 1743 à Paris et guillotiné le 8 mai 1794 à Paris) est un chimiste, philosophe et économiste français. 
Il a énoncé la première version de la loi de conservation de la matière. Identifié et baptisé l'oxygène (1778), participé à la réforme de la nomenclature chimique,...
Il est souvent fait référence à Lavoisier en tant que père de la chimie moderne.
Les expériences de Lavoisier sont parmi les premières expériences chimiques véritablement quantitatives jamais exécutées. Il a prouvé que, bien que la matière change d'état dans une réaction chimique, la quantité de matière reste identique du début jusqu'à la fin de la réaction. Il brûla du phosphore et du soufre dans l'air, et montra que les produits pesaient plus que les réactifs de départ. Néanmoins, la masse gagnée était perdue par l'air. Ces expériences ont été des preuves à la base de la loi de conservation de la matière. Lavoisier a aussi étudié la composition de l'eau, et il appelle ses composants « oxygène » et « hydrogène ».

Une des expériences de Lavoisier :

Lavoisier a bénéficié d'une avancée technologique : La balance ! Celle-ci permet de mesurer des masses. L'expérience présentée ci-dessous utilise une balance afin de déterminer si une augmentation de la masse est observée lors de la combustion d'une bougie. Le système est ouvert de sorte que l'air extérieur puisse alimenter la bougie et que celle-ci soit toujours allumée et les produits de la combustion sont aspirés et capturés dans le dispositif.
Lors de la combustion de la bougie, la balance penche vers le dispositif et ce, bien que la bougie soit en partie consumée ! Il y a donc une augmentation de la masse présente du côté du dispositif. Lavoisier en conclut que  :
  • la masse de la bougie n'est pas détruite (conservation de la matière)
  • l'air (l'oxygène) se recombine avec les produits de la combustion de la bougie.
L'expérience fut réalisée dans un système fermé. Au bout d'un certain temps, la bougie s'éteint, car elle a consommé toute la partie d'air (oxygène) disponible. Dans ces conditions (système fermé), la balance reste à l'équilibre !

Le principe de Lavoisier :


Principe : Dans un système fermé, lors d'une réaction chimique, la masse des réactifs est égale à  la  masse des  produits    ("rien ne se crée, ni dans les opérations de l'art, ni dans celles de la nature, et l'on peut poser en principe que, dans toute opération, il y a une égale quantité de matière avant et après l'opération ; (...) et qu'il n'y a que des changements, des modifications." Lavoisier).

Réalisons le bilan du nombre d'atomes de réactifs et de produits :
Réactifs : 2 atomes H (hydrogène) et 2 atomes  Cl (chlore)
Produits : 1 atome de H et 1 atome de Cl
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Il manque 1 atome d'hydrogène (H) et un atome de Chlore (Cl) après réaction ?? Ce n'est évidemment pas possible, car le principe de Lavoisier dit bien que rien ne se crée et rien ne se perd.
Il y a une erreur dans l'équation chimique qui représente la réaction du dihydrogène avec du di chlore. En réalité, ce n'est pas une mais 2 molécules d'HCl qui sont produites lors de la réaction !
Cette équation est effectuée correctement, seulement le principe de Lavoisier n'a pas été respecté: il n'y a plus que 1 H au lieu de 2 et 1 Cl au lieu de 2.
Alors, pour rétablir le principe de Lavoisier il faut Pondérer
            
Voici l'équation pondérée, l'on retrouve bien  2 H et 2 Cl de chaque coté (Cf. molécule), car le coefficient se distribue sur les atomes et groupements de la molécule qu'il précède. 
/!\ La pondération se fait uniquement au niveau des coefficients.

Voyons un exemple :
  H Cl        +        Ca(OH)2      à       CaCl2    +   H2 O  
  H Cl  +  Ca(OH)2 àCaCl2+H2 O  
H : 1
Cl : 1
Ca : 1
O : 2
H : 2
àCa : 1
Cl : 2 
H : 2
O : 1
au total dans les réactifs :
3 H
1 Ca
1 Cl
2 O
àau total dans les produits :
2 H
1 Ca
2 Cl
1 O
Après pondération,
 2 H Cl  +  Ca(OH)2 àCaCl2+2 H2 O  
H : 1x2=2
Cl : 1x2=2
Ca : 1
O : 2
H : 2
àCa : 1
Cl : 2 
H : 2x2 = 4
O : 1x2 = 2
au total dans les réactifs :
4 H
2 Cl
2 O
1 Ca
àau total dans les produits :
4 H
1 Ca
2 Cl
2 O

La règle

Dans une réaction, il doit y avoir le même nombre d'atomes dans les réactifs et dans les produits (rien ne se perd, rien ne se crée !)