Diagrammes énergétiques et spontanéité
Relier enthalpie, entropie et énergie libre pour lire le sens d'évolution d'une réaction.
Grandeurs thermodynamiques
Définition utile
Les fonctions d'état H, S et G décrivent l'état thermodynamique et la spontanéité.
Hmesure l'effet enthalpique.Smesure la dispersion de l'énergie.Gcombine les deux à température donnée.
Relation clé
À température T donnée, Gibbs résume le compromis entre enthalpie et entropie.
Spontanéité
Critère thermodynamique
Transformation spontanée
- ΔG < 0.
- Le sens direct est favorisé.
- L'évolution est possible à
T,Pconstantes.
Équilibre
- ΔG = 0.
- Aucune évolution nette.
- Les deux sens se compensent.
Attention
Spontané ne veut pas dire rapide. La cinétique et la thermodynamique sont différentes.
Équilibre chimique
Lien avec `K`
À l'équilibre, Q = K et \Delta G = 0, donc \Delta G^{\circ} = -RT \ln K.
Lecture rapide
| Situation | Conséquence |
|---|---|
| Q < K | Le sens direct est favorisé. |
| Q = K | Le système est à l'équilibre. |
| Q > K | Le sens inverse est favorisé. |
Température et signe de ΔG
Dépendance en température
Le terme entropique devient plus important quand T augmente.
Conséquences
- 1
Si
\Delta H < 0et\Delta S > 0, la transformation est favorisée. - 2
Si
\Delta H > 0et\Delta S < 0, elle est défavorisée.
Diagrammes et couplage
Lecture d'un diagramme
Couplage thermodynamique
Réaction défavorable
\Delta G > 0.- Elle ne s'impose pas seule.
- Elle peut être entraînée.
Réaction couplée
- Une réaction exergonique alimente l'autre.
- Le bilan global devient favorable.
- Le couplage ne supprime pas
\Delta G.
Interprétation moléculaire
Microétats et dispersion
- microétats
- Configurations microscopiques compatibles avec l'état observé.
- entropie
- Mesure du nombre de microétats accessibles.
- état standard
- Référence thermodynamique pour définir
\Delta G^{\circ}.
Idée à retenir
Plus de microétats accessibles signifie souvent une entropie plus grande.
Vérification rapide
Mini-pratique
- Quand une transformation est-elle spontanée à
T,Pconstantes ? - Que vaut
\Delta Gà l'équilibre ? - Quelle relation relie
\Delta G^{\circ}etK?
Résumé final
- La spontanéité se lit avec `\Delta G`.
\Delta G < 0favorise l'évolution directe.
