chapitre6-equilibres-chimiques.ppt

7/26/2019 chapitre6-equilibres-chimiques.ppt

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EQUILIBRES CHIMIQUES



1-ENTHALPIE LIBRE G

Le critère d’évoltio! lié " !e #o!ctio! d’ét$t G %i &et 'e dé#i!ir&$r l$ rel$tio! ($t)é($ti%e * G = H - T. S &or !etr$!'#or($tio! e##ectée " te(&ér$tre et &re''io! co!'t$!te'+P$r $&&lic$tio! d de,iè(e &ri!ci&e o! $ *- &or !e tr$!'#or($tio! réver'ile o. /G 0 * $c!e(odi#ic$tio! de' v$ri$le' d '2'tè(e !’$ lie3 le '2'tè(e e't e!état d’équilibre thermodynamique4- &or !e tr$!'#or($tio! irréver'ile3 d’o. /G 5 3 le '2'tè(e&et évoler '&o!t$!é(e!t4

- &or le c$' o. /G 6 3 le '2'tè(e !e &et &l' évoler'&o!t$!é(e!t d$!' le 'e!' co!'idéré &or l$ tr$!'#or($tio! '$!'$&&ort d’é!er7ie de l’e,térier+

L$ #o!ctio! G e,&ri(e do!c le critère de '&o!t$!éité de'&roce''' d’évoltio! de' '2'tè(e'+



8- P9TENTIEL CHIMIQUE:é#i!itio!

9! écrit &or ! '2'tè(e %i dé&e!d d !o(re de (ole' !*dU 0 dQ; δ< ; =+d!

Le terme μ.dn représente une nouvelle forme d’énergie :c’est l’énergie chimique.

L’e!t)$l&ie lire (ol$ire d’!e e'&èce '’$&&elle potentielchimique et 'e !ote &$r l$ lettre 7rec%e μ+

Por ! &roce''' réver'ile3 o! écrit

dU 0 T+dS - P+d> ; =+d!dH0 d?U;P>@ 0 dU ; d?P>@ 0 dU ; Pd>; >dPdH0TdS - P+d> ; =+d! ; Pd>; >dP 0 T+dS ; =+d! ; >dPdG 0d?H-TS@0 dH-d?TS@ 0 T+dS ; =+d! ; >dP -TdS -SdT

dG 0 - S+dT ; >+dP ; =+d!



'ite

Pi'%e G e't !e #o!ctio! d’t$t3 o! &et écrire

L$ #o!ctio! G $ e! otre l’i!tért %e l$ v$ler de 7 e't ide!ti%e "l$ v$ler de = &or !e (ole de cor&' &r*

= 0 7 0

Por ! '2'tè(e co(&ort$!t &l'ier' cor&' &r'*

Re($r%e* Le &ote!tiel c)i(i%e rè7le le' éc)$!7e' de(olécle' tot co((e l$ &re''io! rè7le le' éc)$!7e' devol(e et l$ te(&ér$tre le' éc)$!7e' d’e!tro&ie+

dG 0 - S+dT ; >+dP ; =+d!



3-ÉQ!"!#$% %&T$% '%( )H*S%S '’&

+,$)S )$

Si On suppose que les deux phases sont à la mêmetempérature T et sous la même pression P.l$ co!ditio! d’é%ilire e't dG 0 +Si G et G 'o!t le' e!t)$l&ie' lire' de' de, &)$'e' d'2'tè(e3 o! $ *

G = G / G et l$ co!ditio! d’é%ilire '’écrit *

dG = dG / dG = 03 $vec n = n / n + ordG1 = μ1.dn1 1 dG8 = μ8.dn8 1 dG = μ1.dn1 / μ8.dn8

d’o.3 $vec dn = 0 'i le '2'tè(e e't #er(é *dn / dn = 0 et dn = - dn

dG = μ1.dn1 / μ8.dn8 = 2μ1 - μ8. dn1 = 0



4-),T%&T!%" +H!5!Q% '’&G*6 )*$7*!T

R$&&elo!' %e l’é%$tio! d’ét$t d’! 7$ &$r#$it '’écrit *P+>+ 0 !+R+T

et %e l’é!er7ie i!ter!e !e dé&e!d %e de l$ te(&ér$tre+

E! tili'$!t ce' 'i(&li#ic$tio!'3 o! &et dé(o!trer %e &or !7$ &$r#$it3 o! $ *

= 0 =D ; R + T+ L! ?PPD@o. μ8 est le potentiel chimique standard et !e dé&e!d %ede l$ te(&ér$tre+P ! " atmosph#re ou " $ar



:M9NSTRATI9N9! '$it %e

µ

= et dG 0 - S+dT ; >+dP ; =+d!

µ véri#ie l’é7$lité 'iv$!te ?rel$tio! &or !e #o!ctio! d’ét$t@

Por ! 7$ &$r#$it o! $ P>0!RT

:’o.

et



9-),T%&T!%" +H!5!Q%MLANGE :E GAF PARAITS

C)$%e co!'tit$!t e't c$r$ctéri'é &$r !e e,&re''io! $!$lo7eo. Pi e't l$ &re''io! &$rtielle d 7$ d$!' le (él$!7e *

μi = μi8 / $ . T. "n 2)i :)8

o. )i = ;i.)3et , re&ré'e!te l$ #r$ctio! (ol$ire d 7$ d$!' le (él$!7e+'oit *

μi = μi8 / $ . T. "n 2):)0 / $ . T. "n 2;i

9 e!core * μi = μi8< / $ . T. "n 2;i



-),T%&T!%" +H!5!Q% '*&S"%S S,"T!,&S

P$r é7$lité de' v$ler' de' &ote!tiel' c)i(i%e' e!tre &)$'e'3l’e,&re''io! de' &ote!tiel' c)i(i%e' de' 'oltio!' e't $!$lo7e" celle de' 7$ &$r#$it' *

μ* = μ*8 / $ . T. "n 2;*

o. ;* re&ré'e!te !e #r$ctio! (ol$ire+Si l$ 'oltio! !’e't &$' idé$le3 Il #$t tili'er ! ter(e correcti#*μ* = μ*8 / $ . T. "n 2γ* ;*

o. le ter(e ?γ.;@ '’$&&elle acti>ité ?'e !ote a@ d co(&o'é *

d$!' l$ 'oltio!+Le ter(e '’$&&elle coe??icient d’acti>ité d co(&o'é+9! $ do!c l$ #or(le 7é!ér$le*

μ = μ8 / $ . T. "n 2a



-P9TENTIELS CHIMIQUESE,&re''io!'*

$J0γ J ,J$J0γ J ,J$J0γ J ,J

Soltio! diléeMél$!7eco!de!'éG$ réel

C$' !o! idé$l*Coe##icie!t d’$ctivité

I!#le!ce de l$ &re''io! !é7li7ée----- A&&ro,i($tio!

Solté e!co!ce!tr$tio!C 'o' P

Solté &r'o' P

Cor&' &r'o' P

Cor&' &rd$!' le ((eét$t 'o' P

G$ P$r#$it&r 'o'P01 $r

Et$t 't$!d$rd deré#ére!ce

$J0,J$J 01$J0,J$ctivité

SoltéSolv$!t

Soltio! i!#i!i(e!t diléeMél$!7eco!de!'é

idé$lG$ &$r#$it'T2&e de (él$!7e



K-EQUILIBRES CHIMIQUESSoit !e ré$ctio! c)i(i%e d’é%$tio!*

Co((e o! $ * = 0 =D ; R + T+ L! $

Q e't $&&elée %otie!t de l$ ré$ctio!



∆r G 0 ∆r G ; RT l! Q

r G = - $T ln @ / $T ln Q r G = $T ln 2 Q : @

9-ÉVOLUTION D’UN SYSTÈME CHIMIQUE

Por &révoir co((e!t v$ évoler ! '2'tè(e c)i(i%e !e #oi' il'it !e v$ri$tio! de te(&ér$tre3 de &re''io! o (odi#ic$tio! d

!o(re de (ole d! de' co!'tit$!t'3 il #$dr$it co(&$rer Q A @.

A l’é%ilire o! $ ∆r G 0 $lor' ∆r G

0 - RT l! @@ '’$&&elle co!'t$!te d’é%ilire+ Elle &re!d !e v$ler ?'$!'di(e!'io!'@ do!!ée &or !e ré$ctio! do!!ée " !e te(&ér$tredo!!ée+ 9! &et l$ !oter $''i

T 'i o! tr$v$ille d$!' le'

co!ditio!' 't$!d$rd+

Si Q di(i!e3 ∆r G di(i!e et lé%ilire 'e dé&l$ce d$!' le 'e!' 1+

Si Q $7(e!te3 ∆r G $7(e!te et lé%ilire 'e dé&l$ce d$!' le

'e!' 8+Si Q !e v$rie &$' ∆r G !e v$rie &$' et lé%ilire re'te i!c)$!7é.



1- EPRESSI9N :ESC9NSTANTES :’QUILIBRE

Por le' 7$ et 'elo! le c)oi, de l’e,&re''io! de l’$ctivitéc)oi'ie3 o! $ &l'ier' #or(e' de l$ co!'t$!te d’é%ilire+

& 'i PJ dé'i7!$!t !e &re''io! &$rtielle+c 'i CJ dé'i7!$!t !e co!ce!tr$tio!

, 'i aB=;B ;B dé'i7!$!t l$ #r$ctio! (ol$ire



'ite

E! $Oot$!t l’é%$tio! de' 7$ &$r#$it' P>0!RT et P 0 CRT3 o!

trove l$ rel$tio! 'iv$!te*

E! re(&l$$!t l$ &re''io! &$rtielle )B 0 ;B ) 3 o! trove l$

rel$tio! 'iv$!te*



9! &et c$r$ctéri'er le' io!' #er III &$r l$ color$tio! ro7e'$!7 de lio! eSCN8; %e lo! otie!t lor'%o! $Oote!e 'oltio! de t)ioc2$!$te de &ot$''i( SCN " !e'oltio! dio! #er ?III@+

1+ crire lé%$tio! de l$ ré$ctio! (odéli'$!t cettetr$!'#or($tio!+8+ E,&ri(er l$ co!'t$!te dé%ilire $''ocier " cette

é%$tio!++ 9! $Oote " 1 (L d!e 'oltio! e; ?$%@ de

co!ce!tr$tio! (ol$ire c031 (ol+L-13 31 (ol dio!SCN- ?$%@ ?'$!' v$ri$tio! 'e!'ile d vol(e@+:éter(i!er l$ %$!tité dio! e; ?$%@ de l$ 'oltio! d$!'lét$t dé%ilire '$c)$!t %e 01+

APPLICATI9N 1



Ré&o!'e e; ; SCN- 0 eSCN8;

0 eSCN8; ?e; SCN- @co!'erv$tio! de lélé(e!t #er *e; ; eSCN8; 0 31(olL ?1@

co!'erv$tio! élé(e!t $ote * SCN- ; eSCN8; 0 31 31 0 31(olL ?8@do. e; 0 SCN- 0 , et eSCN8; 0 31-,

0 ?31-,@ ,'oit * , 0 31 -, o ie! ,; , -31 01 , ; ,-31 0 ∆0 1-VW1W?-31@ 0 3Vr$ci!e c$rrée ?∆@0 838,0 ?-1 ;838@ ?8W1@ 0 3XV (olL+

l$tre v$ler e't !é7$tive3 do!c e,cle+



A&&lic$tio! 8

C$lcler l$ co!'t$!te d’é%ilire de l$ ré$ctio!d’é%$tio! *

H8 ; I8 5006 8 HI

A 8X DC le' co!ce!tr$tio!' " l’é%ilire 'o!t * H8 0 +XX M

I8 0 +VYK M

HI 0 +KY MRé&o!'e

0 ?+KY@8 ?+XX@ ?+VYK@0 +8



- ",! '% 5,'É$*T!,&

)$!&+!)% '% "% +H*T%"!%$Cette loi indique qu’un sst!"e # l’$quili%&e '(e&'(etou)ou&s # s’o**ose& +u, +&i+tions qu’on eut luii"*ose&.

Ainsi, si on ajoute un corps, l'équilibre va généralement se

déplacer dans le sens de disparition de ce corps.

Inversement si on élimine un corps l'équilibre va se

généralement déplacer dans le sens de formation de ce

corps.

11-1* Modi#ic$tio! de l$ %$!tité d’! co(&o'é $cti#



11-2: Influence de la Température

ln @ = - r H0 : $ T / r S0 : $

et ∆r G 0 ∆r H - T ∆r S

Si o! &orte l! e! #o!ctio! de 1T o! otie!t directe(e!t le'v$ler' de ∆r H et ∆r S

O&donn$e # l/o&i0ine

O 1 rS0 / R

"n @r

:T 2@-

2ente

2 1 - r H0 : $



Site1

Si on CuppoCe que ∆r H et ∆r S !e dé&e!de!t &$' de l$te(&ér$tre3 on peut déri>e par rapport A T D

Loi de Vant'Hoff

Cette rel$tio! &er(et de &révoir li!#le!ce de T 'r ! é%ilire+P$r i!té7r$tio! o! $ *

ln @ = - r H0 : $ T / r S0 : $



!l Cu??it donc de connaEtre la >aleur de @ A deu; températureCdi??érenteC pour connaEtre r H0 et r S0

2ente 3 2 1 - r H0

: $+onnaiCCant r H0 on peut enCuite ?acilement calculer r S0

r S0 = $ "n @ / r H0 : T"n @

2:T

2"n@

:T

Site 8



S!T% 3

Si r H0 F 0 2$éaction e;othermiqueD d"n@ et

dT Cont de CineC contraireC donc @diminue puiCque T aumente. +eci impliqueque la quantité deC produitC diminue et leCyCtme é>olue danC le CenC I ici le CenCendothermique.

+omme $T eCt un terme obliatoirementpoCiti?D $ T J 0Soit le caC d’une élé>ation de température

2dTJ0.



Si r H0 J 0 2$éaction endothermique D d"n@et dT Cont de mKme CineC donc @ aumentecar T aumente. +eci implique que la quantité

deC produitC aumente et le CyCtme é>oluedanC le CenC I ici auCCi le CenCendothermique.

'anC leC deu; caCI une élé>ation de température ?a>oriCedonc le CenC correCpondant A la réaction endothermique.

!n>erCementI un abaiCCement de température ?a>oriCe leCenC correCpondant A la réaction e;othermique.Si une réaction poCCde un

r H0 nulI la température eCt CanC

in?luence Cur l’é uilibre.

S!T% 4



S!T% et ?in

'anC leC deu; caCI une élé>ation detempérature ?a>oriCe donc le CenCcorreCpondant A la réaction endothermique.

!n>erCementI un abaiCCement detempérature ?a>oriCe le CenC correCpondantA la réaction e;othermique.

Si une réaction poCCde un r H0 nulI latempérature eCt CanC in?luence Cur l’équilibre.



E,e(&le

11 3 I fl d l P i



11-3:Influence de la Pression

ddP ?L! ,@ 0 ddP ?L! P Z ∆ν L! P @ 0 Z ∆νP

C$r P !e dé&e!d %e de l$ te(&ér$tre+Por !e co(&re''io!4 dP 6+

Si ∆ν 63 $lor' ddP?L! @ 5 , décroit

9! #$vori'e l$ #or($tio! de' ré$cti#'+

L’é%ilire 'e dé&l$ce d$!' le 'e!' 8+

Si ∆ν 53 $lor' ddP?L! @ 6 , croit

9! #$vori'e l$ #or($tio! de' &rodit'+

L’é%ilire 'e dé&l$ce d$!' le 'e!' 1+



'ite

si P augmente léquilibre c!erc!e " la faire diminuer en se

dépla#ant dans le sens de diminution du nombre de mole

ga$euses.

si au cours de la réaction le nombre de mole ga$euse ne

varie pas, la pression est sans influence sur léquilibre.

si P diminue léquilibre c!erc!e " la faire augmenter en se

dépla#ant dans le sens de laugmentation du nombre de molega$euses.

:$!' le' de, c$'3 le dé&l$ce(e!t de l’é%ilire v$ d$!' le 'e!'de l$ ré$ctio! o. le !o(re de (ole' tot$l de 7$ di(i!e+



E,e(&le'



11-V* AOot i'ot)er(e d’! 7$ I!erte " >ol(eco!'t$!t

Le 7$ i!erte !e ré$7it $vec $c! de' co(&o'é' d (él$!7eré$ctio!!el co!te!$!t de' cor&' 7$e,+

Le !o(re de (ole' !J de c)$c! de' co(&o'é' e! &ré'e!cere'te co!'t$!t+

Re'te li $''i co!'t$!t c$r T et > !e'o!t &$' (odi#ié'+

L$ co!'t$!te d’é%ilire '’e,&ri(e e! #o!ctio! de'&re''io!' &$rtielle' et !e 'er$ &$' (odi#iée+ Cet $Oot3 ie!%’il $7(e!te l$ &re''io! tot$le d (él$!7e 7$e,3 re'te'$!' e##et 'r l’ét$t d’é%ilire étdié

P’0P (él$!7e i!iti$l ;P7$ i!erte



11-X* AOot i'ot)er(e d’! 7$ I!erte " Pre''io!co!'t$!te

Av$!t l’$Oot o! $*

A&rè' l’$Oot o! $*

Ce %i do!!e O'te $&rè' l’$Oot*

Le '2'tè(e ré&o!d &or $7(e!ter le' &re''io!'&$rtielle' do!c le' #r$ctio!' (ol$ire' do!c le!o(re de (ole de c)$%e ré$cti# do!c le !o(rede (ole' tot$l de 7$+ 9! $ l’e##et i!ver'e de

l’$7(e!t$tio! de &re''io! déO" étdié+



18- AINIT CHIMIQUE

9! tili'e $''i l’$##i!ité c)i(i%e3 A dé#i!ie &$r A 0 - ∆r G3co((e otil de &révi'io! de l’évoltio! de' ré$ctio!'

c)i(i%e'+

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