Sens d’évolution spontanée d’un système : Équilibre chimique

Objectif

Étudier la vitesse d'une réaction chimique et les facteurs qui l'influencent.

Pourquoi c'est important ?

• Permet de contrôler et optimiser des réactions e

Transformation non totale

Quand le réactif limitant ne disparaît pas entièrement, la transformation n'est pas totale.

Critères de transformation

• Si $x_f = x_{\rm max} \Rightarrow$ la transformation est totale
  $\rm {aA}_{(aq)} + bB_{(aq)} \rightarrow cC_{(aq)} + dD_{(aq)}$
• Si $x_f < x_{\rm max} \Rightarrow$ la transformation est non totale
  $\rm aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$

Taux d'avancement final

Le taux d'avancement final (à l'équilibre) est sans unité et s'exprime par $$\tau = \frac{x_f}{x_{\rm max}}$$ où $x_f$ et $x_{\rm max}$ sont en mol.

• $0 < \tau < 1 \Rightarrow$ transformation non totale
• $\tau = 1 \Rightarrow$ transformation totale

Évolution spontanée d'un système

Quotient de réaction

Le quotient de réaction est une grandeur (sans unité) qui permet de connaître l'état d'avancement d'une réaction chimique. Le quotient d'une réaction $\rm aA + bB = cC + dD$ est défini tel que :

$$\boxed{Q_r = \rm \frac{[C]^c \cdot [D]^d}{[A]^a \cdot [B]^b}}$$

Les concentrations $\rm [A]$ sont en $\bf mol.L^{-1}$ et $Q_r$ n'a pas d'unité. Si $\rm X$ est un solide ou de l'eau, on remplace $\rm [X]$ par 1.

Constante d'équilibre

Le quotient de réaction à l'état final $Q_{r,f}$ est appelé constante d'équilibre de la réaction $\rm K$. Chaque réaction a sa propre constante d'équilibre, notée $\bf K$.

$$\boxed{\mathrm K = Q_{r,\rm éq} = \rm \frac{[C]^c_{éq} \cdot [D]^d_{éq}}{[A]^a_{éq} \cdot [B]^b_{éq}}}$$