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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 38 — #46
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CHAPITRE 1 – TRANSFORMATION DE LA MATIÈRE
La comparaison de la valeur numérique du quotient de réaction avec la constante d’équilibre
permet de déduire le sens d’évolution du système.
Illustrons cette idée sur l’exemple de la transformation possible du butane en isobutane (2méthylpropane) ou de l’isobutane en butane, traduite par le bilan :
butane (g)
=
isobutane (g)
de constante d’équilibre K ◦ = 2, 5 à 25 °C. On ne s’intéresse pas à la manière dont la réaction
a lieu : on s’intéresse à l’état initial et à une possible évolution.
• Imaginons un système initial de quotient de réaction :
Q 0 =
p (isobutane)
p (butane)
= 1, 0
le système qui n’est pas à l’équilibre évolue. Pour évoluer vers l’équilibre et vérifier en fin
d’évolution K ◦ = 2, 5 =
p eq (isobutane)
p eq (butane)
, la pression p (isobutane) doit augmenter tandis
que la pression p (butane) doit diminuer. La réaction doit donc avoir lieu de façon à transformer du butane en isobutane. On dit que le système évolue dans le sens →, sens 1 ou
encore sens direct (la réaction observée est butane → isobutane).
• Imaginons un système initial de quotient de réaction :
Q 0 =
p(isobutane)
p(butane)
= 3, 0
le système qui n’est pas à l’équilibre évolue. Pour évoluer vers l’équilibre et vérifier en
fin d’évolution K ◦ = 2, 5 =
p eq (isobutane)
p eq (butane)
, la pression p (isobutane) doit diminuer tandis
que la pression p(butane) doit augmenter. La réaction doit donc avoir lieu de façon à
transformer de l’isobutane en butane. On dit que le système évolue dans le sens ←, sens 2
ou encore sens indirect (la réaction observée est butane ← isobutane).
Ce résultat se généralise à toute transformation chimique.
• Si Q < K ◦ : la réaction a tendance à évoluer dans le sens de formation des produits (substances figurant à droite du bilan), afin de voir croître le quotient de réaction (et de se
rapprocher de l’équilibre chimique).
• Si Q > K ◦ : la réaction a tendance à évoluer dans le sens de formation des réactifs (substances figurant à gauche du bilan), afin de voir décroître le quotient de réaction (et de se
rapprocher de l’équilibre chimique).
• Si Q = K ◦ : le système est à l’équilibre, aucune évolution n’est observée.
On peut résumer graphiquement (figure 1.10) l’évolution des systèmes initiaux quelconques
vers l’équilibre chimique en fonction de la valeur du quotient de réaction Q.
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La comparaison de la valeur numérique du quotient de réaction avec la constante d’équilibre
permet de déduire le sens d’évolution du système.
Illustrons cette idée sur l’exemple de la transformation possible du butane en isobutane (2méthylpropane) ou de l’isobutane en butane, traduite par le bilan :
butane (g)
=
isobutane (g)
de constante d’équilibre K ◦ = 2, 5 à 25 °C. On ne s’intéresse pas à la manière dont la réaction
a lieu : on s’intéresse à l’état initial et à une possible évolution.
• Imaginons un système initial de quotient de réaction :
Q 0 =
p (isobutane)
p (butane)
= 1, 0
le système qui n’est pas à l’équilibre évolue. Pour évoluer vers l’équilibre et vérifier en fin
d’évolution K ◦ = 2, 5 =
p eq (isobutane)
p eq (butane)
, la pression p (isobutane) doit augmenter tandis
que la pression p (butane) doit diminuer. La réaction doit donc avoir lieu de façon à transformer du butane en isobutane. On dit que le système évolue dans le sens →, sens 1 ou
encore sens direct (la réaction observée est butane → isobutane).
• Imaginons un système initial de quotient de réaction :
Q 0 =
p(isobutane)
p(butane)
= 3, 0
le système qui n’est pas à l’équilibre évolue. Pour évoluer vers l’équilibre et vérifier en
fin d’évolution K ◦ = 2, 5 =
p eq (isobutane)
p eq (butane)
, la pression p (isobutane) doit diminuer tandis
que la pression p(butane) doit augmenter. La réaction doit donc avoir lieu de façon à
transformer de l’isobutane en butane. On dit que le système évolue dans le sens ←, sens 2
ou encore sens indirect (la réaction observée est butane ← isobutane).
Ce résultat se généralise à toute transformation chimique.
• Si Q < K ◦ : la réaction a tendance à évoluer dans le sens de formation des produits (substances figurant à droite du bilan), afin de voir croître le quotient de réaction (et de se
rapprocher de l’équilibre chimique).
• Si Q > K ◦ : la réaction a tendance à évoluer dans le sens de formation des réactifs (substances figurant à gauche du bilan), afin de voir décroître le quotient de réaction (et de se
rapprocher de l’équilibre chimique).
• Si Q = K ◦ : le système est à l’équilibre, aucune évolution n’est observée.
On peut résumer graphiquement (figure 1.10) l’évolution des systèmes initiaux quelconques
vers l’équilibre chimique en fonction de la valeur du quotient de réaction Q.
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