L'EQUILIBRE CHIMIQUE

 

Les concentrations [ ] sont exprimées en mole/l

Définition d’un équilibre chimique, expression de la constante d’équilibre.

 

Les réactions réversibles sont en état d’équilibre lorsque les réactions directe et inverse se font à la même vitesse.
Un équilibre est caractérisé par sa constante d’équilibre Kct (Cf vitesse de réaction)

Par exemple :

a A + b B <----------------> g C + d D

 

[C]g .[D]d
[ ] en mole/l Kct = --------
[A]a .[B]b

Cette constante est définie dans la phase homogène ou se produisent les réactions chimiques.

Ainsi pour les réactions qui mettent en jeu par exemple une solution (ou un gaz) et un solide, la phase solide peut être considérée comme un réservoir de matière vis à vis de la solution (ou du gaz) où se déroulent la ou les réactions. La concentration dans la phase homogène de la substance solide est constante et n’intervient pas dans l’expression de Kct.
Exemple :

CaCO3 solide <---------> CaO solide + CO2 gaz Kct = [CO2]

 

Equilibre en phase gazeuse Pour en savoir plus
 

L’équation des gaz parfaits indique que pour un gaz, pression, volume, température et nombre de moles sont reliés par l’expression :

P.V = n.R.T

Cette relation s’applique à chaque constituant x du mélange gazeux, Px étant la pression partielle et nx le nombre de moles et également au mélange gazeux, PT étant la pression totale et NT le nombre de mole totale.

PT = S Px et NT = S nx

Il est important de noter que dans un mélange gazeux, il y a proportionnalité entre pression et nombre de moles :

PA/nA = PB/nB = Pc/nC = PD/nD = PT/NT = (R.T)/V

R est une constante de proportionnalité qui dépend des unités choisies pour la pression et le volume.T est la température absolue

Or [X] = nx/V par conséquent [X] = Px/(R.T)

On définit ainsi pour les équilibres en phase gazeuse une autre constante Kpt qui relie les pressions partielles des constituants de l’équilibre :

a A gaz + b B gaz <---------------> g C gaz + d D gaz

 

PCg .PDd
Kpt = -------
PAa .PBb

Kpt et Kct sont reliés par la relation Kct = Kpt .(R.T) (a +b )-(g +d )

Par exemple pour l’équilibre de dissociation du calcaire, Kpt = PCO2

 

Calcul d’une composition à l’équilibre

 
équilibre a A + b B <------> g C + d D
moles départ m n o p
moles à l’équilibre m-a.X n-b.X o+g.X p+d.X
[ ] à l’équilibre (m-a.X)/V (n-b.X)/V (o+g.X)/V (p+d.X)/V

V étant le volume du réacteur.

[ (o+g.X)/V ] g  . [ (p+d.X)/V ] d
Kct = ---------------------- Résolution en X
[(m-a.X)/V ] a . [ (n-b.X)/V ] b

Cas particulier :

Si l’équilibre s’établit sans variation du nombre total de moles, alors V n’intervient pas.

Aspect énergétique des équilibres

Déplacement d’un équilibre

Exercices

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