Équilibres chimiques : quotient de réaction et constante K
Un système chimique atteint l'équilibre quand les réactions directe et inverse se compensent. L'état du système est décrit par le quotient de réaction , défini par les concentrations des espèces. À l'équilibre, , où est la constante d'équilibre dépendant uniquement de la température. Une réaction est dite limitée si , soit . Le sens d'évolution spontanée est déterminé par la comparaison de avec . Si , la réaction évolue dans le sens direct. Si , elle évolue dans le sens inverse. Ce modèle permet de prévoir les concentrations finales dans des mélanges réactionnels.
Le résumé
Comprendre le cours
Un système chimique atteint l'équilibre quand les réactions directe et inverse se compensent. L'état du système est décrit par le quotient de réaction , défini par les concentrations des espèces. À l'équilibre, , où est la constante d'équilibre dépendant uniquement de la température. Une réaction est dite limitée si , soit . Le sens d'évolution spontanée est déterminé par la comparaison de avec . Si , la réaction évolue dans le sens direct. Si , elle évolue dans le sens inverse. Ce modèle permet de prévoir les concentrations finales dans des mélanges réactionnels.
Avant de commencer
Prérequis
Maîtrise du tableau d'avancement
Calculs de concentrations molaires
Notion de réaction totale versus limitée
Le plan
Structure du cours
- 1
La transformation chimique en équilibre
Réactions limitéesL'état d'équilibre dynamiqueUne transformation est dite limitée si le réactif limitant ne disparaît pas totalement.
L'état d'équilibre est atteint lorsque les vitesses des réactions directe et inverse sont égales.
- 2
Le quotient de réaction $$Q_r$$
Expression de $$Q_r$$Interprétationdépend des activités des espèces chimiques.
À l'équilibre, .
À retenir
Notions clés
Quotient de réaction $$Q_r$$
À mémoriserGrandeur caractérisant l'état d'un système à un instant , calculée à partir des concentrations molaires effectives des espèces en solution.
Pour ,
Constante d'équilibre $$K(T)$$
À mémoriserValeur du quotient de réaction lorsque le système a atteint son état d'équilibre chimique à une température donnée.
Pour une réaction acide-base, .
Taux d'avancement final $$\tau$$
À mémoriserRapport entre l'avancement final et l'avancement maximal .
avec pour une réaction limitée.
En pratique
Exemple résolu
Détermination de l'état final d'une réaction entre l'acide éthanoïque et l'eau.
- 1
Étape 1 : Écrire l'équation de la réaction .
- 2
Étape 2 : Exprimer .
- 3
Étape 3 : Résoudre l'équation en utilisant le taux d'avancement pour déterminer les concentrations à l'équilibre.
Mémoriser plus vite
Astuces & analogies
Sens d'évolution du système
Pensez au système comme un curseur : si , il doit 'monter' vers (sens direct). Si , il doit 'descendre' vers (sens inverse).
Le rôle de l'eau
L'eau est le solvant. Pour les solutions diluées, son activité est prise égale à , elle n'apparaît donc pas dans l'expression de .
Ne plus se tromper
Erreurs fréquentes
Oublier d'inclure les coefficients stœchiométriques dans les exposants de .
Il faut impérativement élever les concentrations à la puissance de leur coefficient stœchiométrique .
Croire que dépend des concentrations initiales.
La constante d'équilibre ne dépend QUE de la température . Elle est indépendante de l'état initial du système.
Se tester
Flashcards
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