692 Chapitre 26
Équilibre thermodynamique d’un système chimique
2 Description des systèmes physico-chimiques
Pour étudier les transformations chimiques, il faut tout d’abord décrire le système subissant ces
transformations, par exemple le mélange de méthane CH 4 et de vapeur d’eau H 2 O.
Comment décrire un système physico-chimique ?
Le système physico-chimique est un système thermodynamique, comme défini dans le chapitre 16.
Il s’agit de tout ou partie du milieu réactionnel délimité par une paroi fictive ou réelle, comme la
paroi d’un bécher ou celle d’un réacteur industriel.
Nous nous limitons au cas d’un système qui n’échange pas de matière avec l’extérieur et qui présente
une composition identique en tout point. Il s’agit donc d’un système fermé de composition
uniforme, enfermé dans un récipient clos parfaitement agité.
Comment décrire un corps pur ?
Un corps pur ne contient qu’une seule espèce chimique. Pour le décrire, nous devons préciser sa
nature et son état physique.
L’indication des conditions de température et de pression renseigne sur l’état physique
de l’espèce grâce à son diagramme d’état (P ,T ).
Nous pouvons préciser sa taille à l’aide de grandeurs extensives, comme sa masse m (en kg), sa
quantité de matière n (en mol) ou son volume V (en m
3 ), ou le caractériser par des grandeurs
intensives, comme sa masse molaire M = n/m (en g · mol
−1 ), sa masse volumique ρ = m/V
(en kg · m
−3 ) ou encore sa densité d = ρ/ρ eau pour les liquides et les solides et d = ρ/ρ air pour
les gaz, où l’air est pris dans les mêmes conditions de température et de pression que le système.
Pour un gaz modélisé par un gaz parfait, vérifiant P V = nRT par définition, on a :
ρ =
m
V
=
P M
RT
et d =
ρ
ρ eau
=
P M
RT
RT
P M air
=
M
M air
Comment décrire un mélange ?
Un mélange contient plusieurs espèces chimiques A i . Pour le décrire, nous devons indiquer sa
composition en recensant les espèces présentes et en précisant leur état physique.
Le paramètre de composition le plus fréquent pour décrire l’espèce A i est sa concentration
molaire :
c i =
n i
V
(en mol · L
−1 )
On définit aussi la concentration massique : c mi =
m i
V
=
n i M i
V
= M i c i (en g · L
−1 ).
La concentration molaire notée c i est fréquemment utilisée pour les systèmes liquides et peut aussi
se rencontrer pour les systèmes gazeux. Il faut cependant privilégier la notation [A i ] lorsque l’espèce A i est dissoute dans un solvant.
Nous pouvons aussi indiquer la composition d’un mélange en précisant les proportions des différentes espèces à l’aide d’un titre molaire ou d’une pression partielle.
partagelivrescpge.blogspot.com
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Pour étudier les transformations chimiques, il faut tout d’abord décrire le système subissant ces
transformations, par exemple le mélange de méthane CH 4 et de vapeur d’eau H 2 O.
Comment décrire un système physico-chimique ?
Le système physico-chimique est un système thermodynamique, comme défini dans le chapitre 16.
Il s’agit de tout ou partie du milieu réactionnel délimité par une paroi fictive ou réelle, comme la
paroi d’un bécher ou celle d’un réacteur industriel.
Nous nous limitons au cas d’un système qui n’échange pas de matière avec l’extérieur et qui présente
une composition identique en tout point. Il s’agit donc d’un système fermé de composition
uniforme, enfermé dans un récipient clos parfaitement agité.
Comment décrire un corps pur ?
Un corps pur ne contient qu’une seule espèce chimique. Pour le décrire, nous devons préciser sa
nature et son état physique.
L’indication des conditions de température et de pression renseigne sur l’état physique
de l’espèce grâce à son diagramme d’état (P ,T ).
Nous pouvons préciser sa taille à l’aide de grandeurs extensives, comme sa masse m (en kg), sa
quantité de matière n (en mol) ou son volume V (en m
3 ), ou le caractériser par des grandeurs
intensives, comme sa masse molaire M = n/m (en g · mol
−1 ), sa masse volumique ρ = m/V
(en kg · m
−3 ) ou encore sa densité d = ρ/ρ eau pour les liquides et les solides et d = ρ/ρ air pour
les gaz, où l’air est pris dans les mêmes conditions de température et de pression que le système.
Pour un gaz modélisé par un gaz parfait, vérifiant P V = nRT par définition, on a :
ρ =
m
V
=
P M
RT
et d =
ρ
ρ eau
=
P M
RT
RT
P M air
=
M
M air
Comment décrire un mélange ?
Un mélange contient plusieurs espèces chimiques A i . Pour le décrire, nous devons indiquer sa
composition en recensant les espèces présentes et en précisant leur état physique.
Le paramètre de composition le plus fréquent pour décrire l’espèce A i est sa concentration
molaire :
c i =
n i
V
(en mol · L
−1 )
On définit aussi la concentration massique : c mi =
m i
V
=
n i M i
V
= M i c i (en g · L
−1 ).
La concentration molaire notée c i est fréquemment utilisée pour les systèmes liquides et peut aussi
se rencontrer pour les systèmes gazeux. Il faut cependant privilégier la notation [A i ] lorsque l’espèce A i est dissoute dans un solvant.
Nous pouvons aussi indiquer la composition d’un mélange en précisant les proportions des différentes espèces à l’aide d’un titre molaire ou d’une pression partielle.
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