L'équilibre chimique

Thèmes abordés

Équilibre chimique, thermodynamique, industrie, voies réactionnelles, réaction chimique, enthalpie, taux de conversion, avancement de réaction, conditions expérimentales, principe de Le Chatelier, loi de Van't Hoff, réaction exothermique, réaction endothermique, catalyseur

Résumé du document

La thermodynamique est très importante, car elle permet de prévoir la composition à l'équilibre des systèmes chimiques qui sont soumis à des conditions diverses. Elle sera donc fort utilisée en industrie pour le choix des voies réactionnelles et pour pouvoir augmenter le rendement de certaines réactions.

Extraits

[...] oo Pour une équation du type : aA+bB⇌cC+dD L'expression du degré d'avancement sera : ξ=nfB-ni(B)b : Degré d'avancement (mol) nfB : Nombre de mole final de B (mol) ni(B) : Nombre de mol initiale de B (mol) b : Coefficient stœchiométrique L'expression maximale du degré d'avancement est : ξmax=ni(L)l ni(L) : Nombre de mol initiale du limitant (mol) l : Coefficient stœchiométrique du limitant Pour un avancement infinitésimal de réaction, on aura : dξ=dnivi vi : Coefficient stœchiométrique Le minimum de l'enthalpie libre Pour pouvoir trouver l'enthalpie minimum, on va prendre une réaction d'isomérisation du type : A⇌B Pour cette équation, on aura : dGdξT, P=μB-μA μA>μB : La réaction A B l'emporte μA<μB : La réaction A B l'emporte μA=μB : Le système est à l'équilibre On pourra déterminer le signe de dGdξT, P qui nous donnera le sens de la spontanéité de la réaction. Si la dérivée dGdξT, alors la réaction se fera de manière spontanée. Si la dérivée dGdξT, alors la réaction sera à l'équilibre chimique. [...]

[...] L'équilibre chimique I. La thermodynamique et l'équilibre chimique Les réactions chimiques évoluent toujours vers un état d'équilibre dynamique ou les produits et les réactifs sont présents mais ne subissent pas modifications nettes. > Réaction complète La concentration en réactif qui ne se transforme pas, n'est pas signifiable. > Réaction équilibrée Le mélange à l'équilibre est constitué de réactifs et de produits en concentration non-négligeable. > Réaction impossible La concentration en produit du système est quasi-nulle. La thermodynamique est très importante car elle permet de prévoir la composition à l'équilibre des systèmes chimiques qui sont soumis à des conditions diverses. [...]

[...] Avancement de réaction et taux de conversion Pour une réaction complète du type : Temps Nombre de moles (mol) Avancement de réaction (mol) Taux de conversion X (s.d.) A P Quantités initiales nA Quantité après réaction nAt nPt nPinfinity=nA0 ξmax=nA Lorsque la réaction est finie, elle atteint un t=infinity, ξne variera donc plus et il sera caractérisé par l'équilibre chimique :ξéq Le taux d'avancement est exprimé par : X=ξξmax ou X=-vLξ n1L 0 ≤X≤1 Lorsque ξmax=1 alors Le rendement d'une réaction est le rapport entre la quantité de produit effectivement obtenue et la quantité qu'on pourrait en attendre théoriquement. R=ξξmax I. Les moyens d'action sur l'équilibre Dans ce chapitre nous étudierons la manière dont les constantes d'équilibre et les compositions d'équilibre des systèmes dépendent des conditions expérimentales. A. [...]

[...] Effet de la variation de concentration sur l'équilibre Pour qu'il y ait un équilibre, la condition nécessaire et suffisante est que Q = K. Si après une perturbation on a : oo Q > le système évoluera de manière à diminuer une partie des produits seront convertis en réactifs oo Q < le système évoluera de manière à augmenter une partie des réactifs seront convertis en produits E. Utilisation d'un catalyseur Aucune modification ne sera appliquée sur l'équilibre. Un catalyseur permet, par utilisation d'un activateur, d'atteindre l'équilibre lorsqu'il n'est pas encore atteint. [...]

[...] Le nouvel équilibre n'est pas le même que l'équilibre initial. Lorsque augmente, l'équilibre est déplacé vers la droite, et inversement si diminue. Le principe de Le Chatelier va nous permettre de pouvoir déterminer le sens de déplacement de l'équilibre. « Une modification de l'une des variables intensives caractérisant l'état d'un système en équilibre provoque une évolution de système qui tend à minimiser l'effet de la perturbation. » B. L'effet de la pression sur l'équilibre Ky est la constante d'équilibre exprimé en fonction des fractions molaires. [...]