Équilibre chimique

Dans cet extrait des bons profs, tu vas réviser la notion d'équilibre en chimie. 

C’est quoi la notion d’équilibre en chimie et comment se déplace-t-il ?

On considère une transformation chimique d’équation de réaction écrite ici :

• Aa = bB  ⇄  cC + Dd

Les minuscules sont les coefficients stœchiométriques. Les majuscules sont les formules des réactifs et des produits. Quand on fait un tableau d’avancement, cela permet de déterminer le réactif limitant et on accède à la valeur de x max. Quand on va faire l’expérience, on va mesurer des valeurs de quantités de réactifs et de produits qui vont nous permettre de déterminer xf, c’est-à-dire l’avancement à la fin de la transformation chimique. Il y a deux cas :

1. xf = xmax : la transformation étudiée est totale. On indiquera entre les réactifs et les produits une flèche simple →
2. xf < xmax : la réaction n’est pas totale, elle va être équilibrée. On le représente par ⇄

On peut définir le taux d’avancement et le calculer :

C’est une valeur sans unité puisqu’on divise des moles par des moles. Plus cette valeur est proche de 1 et plus on est proche de l’avancement maximal. Plus cette valeur est loin de 1, plus on est loin de l’avancement maximal, de la transformation totale.

Quelle est la définition du quotient de réaction ?

Par définition, le quotient de réaction est égal à la concentration stœchiométrique de [C]^c x [D]^ddivisé par la concentration stœchiométrique de [A]^a x [B]^b. Ce sont les concentrations des réactifs divisées par les concentrations des produits, sans oublier les puissances qui correspondent aux nombres stœchiométriques des réctifs et des produits.

NB : Si on a dans l’équation de transformation des solides, des gaz ou un solvant, on replacera ces concentrations par 1.

Quand on a une transformation chimique, on va calculer en ayant les concentrations, on va pouvoir calculer le quotient de réaction à l’état initial et on va comparer la valeur du quotient de réaction à ce qu’on appelle une constante d’équilibre. La constante d’équilibre notée K est caractéristique de l’équation de réaction de la réaction chimique que tu étudies et elle ne dépend que de la température. La constante d’équilibre, on te la donne à chaque fois.

• Si dans le calcul tu trouves une valeur du quotient de réaction inférieure à la constante d’équilibre, la concentration en réactif et la concentration en produit va augmenter, de manière à faire augmenter la valeur qui est au numérateur et la concentration en réactif va diminuer de manière à faire diminuer ce qui est au dénominateur, de manière générale, faire augmenter la valeur de Q. Cela revient à avoir la réaction qui a lieu dans le sens direct.
• Si la valeur du quotient de réaction à l’état initial est inférieure à la constante d’équilibre, la transformation va se faire dans ce sens là et la quantité de réactifs va diminuer.
• Si, quand tu as placé ta quantité de réactifs et de produits, tu as un quotient de réaction supérieur à la constante d’équilibre, ce sera l’inverse. La concentration en [C] et en [D] va diminuer et la concentration en réactifs va augmenter. On sera donc dans le sens inverse, dans le sens qui va vers la consommation des produits et la reproduction des réactifs.
• Enfin, dans le dernier cas, quand l’équilibre chimique est atteint, le quotient de réaction est égal à la constante d’équilibre.

👉 N'hésite pas à regarder d'autres contenus en chimie qui t'aideront à réviser pour le bac.