Peut-on prevoir le sens d'evolution d'une transformation ?
Question :
dans quel sens évolue une transformation ?
A.- Modélisation d’une transformation
Un
système chimique évolue d’un état initial (modélisé) à un état final ou
d’équilibre (réel)
1) Équation chimique
La
réaction modélisant la transformation est décrite par une équation.
Mélange
initial de A et B : aA + bB =
cC + dD (possible)
Mélange
initial de C et D : cC + dD =
aA + bB (possible)
Mélange
initial de A, B, C et D : aA +
bB = cC + dD (possibles : sens
direct et inverse)
2) Constante d’équilibre K
A
toute équation de réaction est associée une constante d’équilibre K qui ne
dépend que de la température
Plus
K est grand, plus xéq est proche de xmax
Si
K > 104, on considère que la réaction est totale
Si
K est associé à : aA + bB =
cC + dD,
la réaction inverse : cC + dD
= aA + bB
a pour constante d’équilibre :
K’ = 1/K
3) Quotient de réaction Qr
Soit
la réaction : aA(aq)
+ bB(aq) = cC(aq) + dD(aq)
Le
quotient de réaction est :
[X]
est un nombre égal à la valeur de [X] en mol.L-1
Pour
le solvant et les solides : [X] = 1
Qr
dépend des conditions initiales et de l’avancement de la réaction (Qr,i
peut être nul ou non)
Lorsque
l’équilibre est atteint : Qr = Qr,éq = K
B.- Évolution spontanée d’un système chimique
1)
Évolution spontanée : sans intervention extérieure
=>
système non encore à l’équilibre => Qr ≠ K
2)
Systèmes stables
Trois
possibilités :
► Le système est à l’équilibre (activité au
niveau microscopique seul)
► L’évolution est très lente (modifiable
par facteurs cinétiques)
► Pas de réaction possible entre les
espèces du système dans l’état initial
C.- Critères d’évolution spontanée
Soit la réaction : aA + bB = cC
+ dD (K)
Soit
un mélange initial de A, B, C, D : => Qr,i déterminé
● Si Qr,i = K (Qr,i
/ K = 1) => système à l’équilibre,
n’évolue pas
● Si Qr,i < K (Qr,i / K < 1) => le système évolue dans le sens direct
(consommation de A et B)
● Si Qr,i > K (Qr,i / K > 1) => le système évolue dans le sens
inverse (consommation de C et D)
NB :
Si le système évolue en sens inverse de l’équation
aA + bB = cC + dD (K)
…
…
il est préférable de la réécrire dans le sens direct :
cC + dD = aA + bB (K’
= 1/K)