Équilibres chimiques
Les réactions réversibles se stabilisent quand la composition vérifie la loi d’équilibre.
Fondements
À retenir
Un équilibre chimique est un état dynamique où les vitesses directe et inverse se compensent.
- Les grandeurs macroscopiques restent constantes.
- Q compare l’état instantané du système à l’équilibre.
Clé de lecture
On écrit le quotient réactionnel comme la constante d’équilibre, avec les activités et les coefficients stoechiométriques.
Mémo
Q < K : la réaction avance. Q > K : elle recule.
Constante et quotient
Comparer
Constante d’équilibre K
- Valeur à l’équilibre.
- Fixée par la température.
- Écrite pour l’équation équilibrée.
Quotient réactionnel Q
- Valeur à un instant donné.
- Même forme que K.
- Permet de prévoir le sens d’évolution.
Écriture utile
| Cas | Grandeurs utilisées | Remarque |
|---|---|---|
| Solution | Activités | Les solides purs sont omis. |
| Gaz | Pressions partielles | Kp s’emploie en phase gazeuse. |
Sens d’évolution
- 1
Calculer Q avec l’état présent.
- 2
Comparer Q à K.
Gaz et phases
Phase gazeuse
- Utiliser les pressions partielles des gaz.
- Kp décrit l’équilibre des espèces gazeuses.
- La pression totale ne remplace jamais une pression partielle.
Équilibres hétérogènes
- Plusieurs phases coexistent dans le système.
- Les phases pures ont une activité égale à 1.
Composition à l’équilibre
Méthode
Pour A(g) + B(g) ⇌ C(g), on part de n0(A)=1, n0(B)=1, n0(C)=0, à volume constant.
- Poser l’avancement x.
- Écrire les quantités à l’équilibre : 1-x, 1-x, x.
- Remplacer dans l’expression de K ou Q = K.
On obtient la composition d’équilibre uniquement si les quantités restent positives.
Approximation
- 1
Repérer le terme potentiellement négligeable.
- 2
Faire l’approximation seulement si elle est justifiée.
Vigilance
Une approximation est acceptable seulement si la vérification finale la confirme.
Déplacement de l’équilibre
Le Chatelier
Le système s’oppose à la perturbation et évolue vers un nouvel équilibre.
- Compression : favorise le côté avec le moins de gaz.
- Variation de pression : effet surtout si les moles gazeuses diffèrent.
Pression et température
Sens thermique
- Endothermique : T augmente, équilibre favorisé vers les produits.
- Exothermique : T diminue, équilibre favorisé vers les produits.
Réviser vite
Vocabulaire
- activité
- Grandeur sans dimension utilisée dans l’expression de K.
- pression partielle
- Contribution d’un gaz à la pression totale.
- équilibre hétérogène
- Équilibre avec plusieurs phases présentes.
Mini-entraînement
- Pourquoi K dépend-il de la température ?
- Quand faut-il omettre une espèce dans K ?
Synthèse
- K fixe la position d’équilibre à température donnée.
- Q indique où se trouve le système à l’instant considéré.