8/17/2019 40-102 équilibre chimique.pdf
1/2
Cours de Chimie (40-102) Page 1 sur 2 JN
Beury
ÉQUILIBRE CHIMIQUE QUOTIENT DE RÉACTION
I. ACTIVITÉ
I.1 Gaz Ai Pour le constituant Ai gazeux,
on définit P i sa pression partielle : c’est la
pression qu’il aurait s’il état seulavec le même volume et à la
même température T .
L’activité du gaz Ai est :i
i
P a
P =
° . P i est la pression partielle
et P° une pression de référence.
ATTENTION AUX UNITÉS : Il est préférable de
laisser P° dans le littéral et de faire les
applicationsnumériques avec P en pascal
et P° = 105 Pa. En effet, l’équation d’état
des gaz parfait donne P en Pa etnon en bar !!!
Le symbole ° en chimie signifie que l’on travaille dans l’état
standard : pression égale à P° = 1 bar = 105 Pa.
I.2 Corps pur condensé (solide, liquide)
Pour un corps pur condensé (solide, liquide) : ai =
1L’activité d’un solide vaut 1. L’activité d’un solvant (eau par
exemple) vaut 1.
I.3 Solution diluée idéaleUne solution diluée est idéale si les
interactions entre les différents solutés sont négligeables.
Solution diluée idéale :0
i
i
ca
c=
ci est exprimée en mol.L-1 ; c0 = 1
mol.L
-1.
Cette relation est valable si la concentration
ci n’est pas trop grande.
Par la suite, on écrire pour un soluté : ai =
ci avec ci en mol.L-1.
Remarque hors programme : dans le cas général, on
définiti
γ un coefficient d’activité :0
i
i i
ca
cγ = .
Le pH d’une solution est défini par +3H O
pH log a= − . Dans tous les exercices, on écrit
+3
+
3
H O
0
H Oa
c
= .
+
3
0
H Olog
c
− pH mesuré
2 2,041 1,130 0,17
II. ÉQUILIBRE CHIMIQUE
Soit la réaction
sens 1
1 1 2 2 1 1 2 2sens 2A A ... A ' A ' ' A ' ... ' A ' R R P
P ν ν ν ν ν ν →
+ + + + + +← .
II.1 Quotient de réactionOn définit le quotient de la réaction à
un instant t quelconque :
( ) ( ) ( )
( ) ( )
1
1
1
1
' '
A' A'
A A
...
...
P
i P
R
R
i
i
a aQ a
a a
ν ν
ν
ν ν = =∏
II.2 Constante d’équilibre – Relation de Guldberg et Waage
La valeur particulière de Q à l’équilibreeq
Q est notée ( ) K T ° = constante
thermodynamique
d’équilibre. C’est la relation de Guldberg et Waage.
La constante thermodynamique K° (T ) ne dépend
que de la température. On donne souvent des tablesà 25°C. Les
activités comme les constantes d’équilibre sont sans unité.
8/17/2019 40-102 équilibre chimique.pdf
2/2
Cours de Chimie (40-102) Page 2 sur 2 JN
Beury
À l’équilibre : ( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( )
1
1
1
1
' '
A' A'
A A
...
...
P
i P
R
R
eq eq
i eq
ieq eq
a a K T a
a a
ν ν
ν
ν ν ° = =∏
a) Applications en solution aqueuse
CH3COOH + H2O CH3COO – + H3O
+
Toutes les espèces sont en solution aqueuse.
À l’équilibre, on a : ( ) ( )( ) ( )
3 3
3 2
CH COO H O
CH COOH H O
eq eq
eqeq
a a K
a a
− +
° = . Dans les exercices, on ne rajoute pas systématiquement
« eq » pour ne pas alourdir les notations. On ne peut utiliser
évidemment cette relation qu’à l’équilibre !!!
( )( )( )( ) [ ]
3 3
3 2
3 3
CH COO H O 0 0
3CH COOH H O
0
CH COO H O
CH COOH1
a a c c K
a a
c
− +
− +
° = =
×
. On n’écrit pas c0 à condition d’exprimer les
concentrations en mol.L-1. On arrive à la formule déjà
rencontrée en terminales.
[ ]
3 3
3
CH COO H O
CH COOH
K
− + ° = . On verra dans le cours sur les acide-bases que cette
constante
thermodynamique est appelée constante d’acidité.
b) Application en phase gazeuse
2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(g)
( )
( ) ( )2
2 2
2
H O
2
H O
eq
eq eq
a K
a a° = . On n’écrit pas eq.
Par contre, pour les gaz, il est préférable de laisser
P° à cause des unités. Si on calcule la
pressionpartielle à partir de l’équation d’état des gaz parfaits,
on l’obtient en Pascals.
Dans ce cas, il faut écrire 510 Pa P ° = et
2
2 2
2
H O
2
H O
P
P K
P P
P P
° ° =
° °
II.3 Déplacement d’équilibre• Si Q K < ° , la
réaction est déplacée dans le sens 1 (vers la droite).
• Si Q K > ° , la réaction est déplacée dans le
sens 2 (vers la gauche).
On retient la règle donnant le sens de relaxation d’un système :
Q évolue vers K° .
