Transcript L*Équilibre chimique

L’ÉQUILIBRE
CHIMIQUE
Aspect qualitatif
Conditions nécessaires pour
atteindre l’équilibre
Pour atteindre un état d’équilibre, un système doit
respecter trois conditions:
• S’effectuer dans un système fermé.
• Présenter des propriétés macroscopiques
constantes.
• Contenir une réaction réversible.
Système fermé
• Un système fermé est un système dans
lequel il n’y a aucun échange de matière ou
d’énergie avec le milieu environnant.
Utilisation d’un contenant fermé (avec bouchon)
seulement si un des réactifs ou des produits est
sous forme gazeuse.
Propriétés macroscopiques constantes
• Une propriété macroscopique est une
propriété observable à l’œil nu ou
mesurable à l’aide d’un instrument.
Dans un système en équilibre, les propriétés
macroscopiques ne changent pas. La réaction
semble arrêtée (rien ne se passe).
Réaction réversible
• Une réaction est complète lorsqu’au moins un
des réactifs est complètement transformé en
produit.
Une réaction réversible survient lorsque,
au même moment et au même endroit, les
réactifs se transforment en produits et les
produits se transforment en réactifs.
• Pour qu’il y ait réaction réversible, il faut qu’il y
ait, au même endroit et au même moment,
présence de tous les réactifs et de tous les
produits de la réaction.
Une réaction réversible est représentée à l’aide
d’une double flèche.
Réactifs ⇌ Produits
Réactifs ↔ Produits
• Dans un système en équilibre, puisque les propriétés
macroscopiques ne changent pas, on peut en déduire
que les quantités de réactifs et de produits demeurent
constantes.
• Cependant, l’état d’équilibre a un caractère dynamique,
c’est-à-dire que les réactions directe et inverse se
produisent en même temps.
L’équilibre est un état dans lequel la
vitesse de la réaction directe est égale à la
vitesse de la réaction inverse.
EFFET DE DIFFÉRENTS
FACTEURS SUR L’ÉQUILIBRE
• Puisqu’à l’équilibre les vitesses des réactions directes et
inverses sont égales, les facteurs qui modifient les
vitesses de réaction auront un effet sur l’équilibre.
• Si V réaction directe ˃ V réaction inverse :
• La formation de produit sera favorisée
• Si V réaction inverse ˃ V réaction directe :
• La formation de réactif sera favorisée
Principe de Le Chatelier
Si on modifie les conditions d’un système à
l’équilibre, le système réagit de façon à
s’opposer, en partie, aux changements
qu’on lui impose jusqu’à ce qu’il atteigne un
nouvel état d’équilibre.
Effet de la concentration
• Lorsqu’on augmente la concentration d’un réactif, le
système cherche à la diminuer.
• Il favorise alors la réaction directe, donc la formation de
produits.
• En réalité, l’augmentation de la concentration d’un réactif augmente la
vitesse de la réaction directe.
• À l’inverse, lorsqu’on diminue la concentration d’un des
réactifs, le système cherche à l’augmenter et favorise
ainsi la réaction inverse (formation de réactifs).
• En réalité, la vitesse de la réaction directe diminue et la
réaction inverse devient donc plus rapide ce qui favorise la
formation de réactifs.
Effet de la température
Pour déterminer l’effet de la température, il
faut d’abord tenir compte du rôle de l’énergie
dans la réaction.
• En effet, si on augmente la température, le
système cherchera à la diminuer en utilisant ce
surplus de chaleur.
• À l’inverse, si on diminue la température, le
système cherchera à produire de la chaleur.
Exemple d’une réaction endothermique:
Une augmentation de température favorise la réaction
directe
De même, une diminution de température favorisera la
réaction inverse.
Effet de la pression
• Lorsqu’un système comporte au moins une
substance sous forme gazeuse, un
changement de pression résulte en un
changement de concentration de cette
substance ce qui entraîne une modification
de l’état d’équilibre.
Si on augmente la pression d’un système à l’équilibre, on
déplacera l’équilibre vers le côté de la réaction qui
comporte le moins de moles de gaz.
N2O4(g) ⇌ 2NO2(g)
P
P
De même, si on diminue la pression, l’équilibre se
déplacera du côté où il y a le plus grand nombre de
moles afin de ré-augmenter cette pression
Effet d’un catalyseur
• L’ajout d’un catalyseur diminue l’énergie d’activation autant de
la réaction directe que de la réaction inverse.
La vitesse de réaction dans les deux sens sera donc
augmentée de la même façon et il n’y aura aucun effet
apparent sur l’état d’équilibre.
L’équilibre sera juste atteint plus rapidement.