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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 37 — #45
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ÉTUDE DE LA TRANSFORMATION CHIMIQUE
Ce point peut être illustré sur l’exemple suivant (en solution aqueuse) avec trois équilibres de
constantes d’équilibre respectivement égales à K ◦
1 , K ◦
2 et K ◦
3 :
(1)
AgCl (s) + 2 NH 3 (aq)
=
[Ag(NH 3 ) 2 ]
+ (aq) + Cl
− (aq)
(2)
AgCl (s)
=
Ag
+ (aq) + Cl
− (aq)
(3)
Ag
+
+ 2 NH 3 (aq)
=
[Ag(NH 3 ) 2 ]
+ (aq) ·
Ainsi :
K
◦
1
=
([[Ag(NH 3 ) 2 ]
+ ] eq /c ◦ )([Cl
− ] eq /c ◦ )
([NH 3 ] eq /c ◦ ) 2
= ([Ag
+ ]
eq /c
◦ )([Cl
− ]
eq /c
◦ )
([[Ag(NH 3 ) 2 ]
+ ]
eq /c ◦ )
([Ag
+ ] eq /c ◦ )([NH 3 ] eq /c ◦ ) 2
= K
◦
2 K
◦
3 .
3.2 Évolution d’un système vers l’équilibre chimique
Définition du quotient de réaction (quotient réactionnel)
Le quotient de réaction Q relatif à une transformation chimique est défini pour une réaction
chimique et un système associé. Il prend la même forme mathématique que la constante
d’équilibre, mais fait intervenir des activités qui ne sont plus les activités à l’équilibre, mais
les activités dans le système associé (c’est-à-dire à un stade quelconque de la réaction,
souvent l’état initial). Comme une constante d’équilibre K ◦ , un quotient de réaction Q est
une grandeur sans dimension. Ainsi, pour la transformation chimique traduite par le bilan :
ν 1 A 1 + ν 2 A 2 + . . . + ν k−1 A k−1
=
ν k A k + . . . + ν N A N
avec ν i nombre stœchiométrique arithmétique (positif), le quotient de réaction prend la
forme :
Q =
i=N
∏
i=k
(a A i )
ν i
i=k−1
∏
i=1
(a A i )
ν i
=
i=N
∏
i=1
(a A i )
ν i
avec a A i activité du constituant A i lors du calcul du quotient de réaction (situation a priori
hors équilibre chimique) et ν i nombre stœchiométrique algébrique relatif au constituant A i
(ν i > 0 pour un produit et ν i < 0 pour un réactif).
Prédire le sens d’évolution d’un système
Un système pour lequel les activités ne vérifient pas une constante d’équilibre n’est pas à
l’équilibre chimique. Il évolue vers l’équilibre et atteint (s’il le peut) l’équilibre chimique.
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