Evolution d'un système chimique

A) Prévoir le sens de l’évolution spontanée d’un système chimique

1. État final d'une transformation chimique

Transformation totale Lorsqu'un des réactifs d'une transformation chimique est limitant (il est entièrement consommé), la réaction est dite totale. On utilise une flèche simple dans l'équation qui la modélise. L'avancement final xf est égal à l'avancement maximal xmax. Donner ici la composition du système à l'état initial puis à l'état final. Quel est le réactif limitant ? Que vaut xmax ?

Transformation non-totale Lorsque l'état du système n'évolue plus alors qu'aucun des réactifs n'a disparu, la réaction est dite non totale (ou équilibrée). On utilise une flèche double dans l'équation qui la modélise. L'avancement final xf n'atteint pas la valeur maximale xmax. Si au niveau macroscopique le système n'évolue plus, au niveau microscopique il existe un équilibre entre deux réactions opposées. On appelle cet état un équilibre dynamique. On définit le taux d'avancement final (sans unité ou en pourcentage) : τ < 1 pour les réactions non-totales et τ = 1 pour les réactions totales. Donner ici la composition du système à l'état initial puis à l'état final. Quel est le réactif limitant ? Que vaut xmax ? Que vaut xf ? Calculer le taux d'avancement final τ.

2. Quotient de réaction et constante d'équilibre

Le quotient de réaction Qr est une grandeur sans unité qui caractérise le système chimique dans un état donné. Soit l'équation suivante : a A + b B ⇋ c C + d D alors Qr s'écrit ainsi : en réalité chaque concentration est divisée par c° = 1 mol.L-1 pour que Qr soit sans unité... si l'eau intervient dans l'équation sa concentration est remplacée par 1 (si c'est bien le solvant) si un solide intervient dans l'équation sa concentration est remplacée par 1

Constante d'éqilibre K(T) À l'état d'équilibre, le quotient de réaction Qr est indépendant de la composition initiale du système. Cette grandeur ne dépend que de la température. C'est la constante d'équilibre notée K(T). K(T)=Qr,éq

3. Évolution spontanée d'un système chimique

L'évolution d'un système chimique est spontanée de l'état initial vers l'état final si le système évolue sans intervention extérieure.On peut prévoir le sens d'évolution spontanée en comparant le quotient de réaction Qr avec la constante d'équilibre K(T). - Si Qr < K(T), le système évolue dans le sens direct de l'équation. - Si Qr > K(T), le système évolue dans le sens indirect de l'équation. - Si Qr = K(T), le système chimique est à équilibre et n'évolue pas.