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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 45 — #53
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ÉTUDE DE LA TRANSFORMATION CHIMIQUE
raisonnements appliqués à la transformation chimique sont transposables.
Nous fournissons l’exemple de l’équilibre entre le dioxyde de carbone gazeux et le dioxyde
de carbone dissous en solution aqueuse :
CO 2 (aq)
=
CO 2 (g)
dont la constante d’équilibre à 293 K est égale à K ◦ = 28 :
K ◦ =
p eq (CO 2 )c ◦
[CO 2 (aq)]p ◦ .
Imaginons une bouteille d’eau pétillante fermée, pour laquelle l’équilibre est réalisé à la température d’étude. La bouteille est débouchée : la pression en dioxyde de carbone au-dessus
du liquide diminue et le quotient de réaction devient inférieur à la constante d’équilibre. On
observe alors une évolution dans le sens direct et la formation de bulles de gaz dans la phase
liquide. Ces bulles de gaz contiennent essentiellement du dioxyde de carbone qui quitte la
phase liquide. Cette observation est évidemment très facile à réaliser en pratique.
Extraction liquide-liquide, coefficient de partage
L’extraction liquide-liquide consiste à faire passer une substance d’un solvant (solvant originel) dont elle est souvent difficile à séparer, à un autre solvant (solvant d’extraction) dont
elle sera facilement isolable. Cette opération est réalisée par agitation de deux solvants non
miscibles entre eux, en général dans une ampoule à décanter. Elle est efficace lorsque la
substance à isoler (extraire) est plus soluble dans le solvant d’extraction que dans le solvant
originel. Par exemple, il est possible d’extraire une molécule organique en solution aqueuse
par de l’éther diéthylique. Le passage d’une molécule A d’un solvant S à un solvant S peut
être envisagé comme une transformation physique dont le bilan s’écrit :
A(S)
=
A(S
)
et qui aboutit à une situation d’équilibre traduite par la constante d’équilibre :
K ◦ =
[A]
eq
S /c ◦
[A]
eq
S /c ◦
=
[A]
eq
S
[A]
eq
S
.
avec [A]
eq
S et [A]
eq
S les concentrations en A à l’équilibre dans les solvants S et S. Cette
constante d’équilibre est appelée coefficient de partage de la molécule A entre les solvants
S et S . Lorsque K ◦ 1, l’extraction de A dans le solvant S par le solvant S est très efficace :
à l’équilibre, pour des volumes de solvants comparables, A est très majoritairement présent
dans le solvant S . Soit V S le volume de solvant S et V S le volume du solvant d’extraction non
miscible à S, n 0 est la quantité de matière initiale en A dans le solvant S et n 1 est la quantité
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ÉTUDE DE LA TRANSFORMATION CHIMIQUE
raisonnements appliqués à la transformation chimique sont transposables.
Nous fournissons l’exemple de l’équilibre entre le dioxyde de carbone gazeux et le dioxyde
de carbone dissous en solution aqueuse :
CO 2 (aq)
=
CO 2 (g)
dont la constante d’équilibre à 293 K est égale à K ◦ = 28 :
K ◦ =
p eq (CO 2 )c ◦
[CO 2 (aq)]p ◦ .
Imaginons une bouteille d’eau pétillante fermée, pour laquelle l’équilibre est réalisé à la température d’étude. La bouteille est débouchée : la pression en dioxyde de carbone au-dessus
du liquide diminue et le quotient de réaction devient inférieur à la constante d’équilibre. On
observe alors une évolution dans le sens direct et la formation de bulles de gaz dans la phase
liquide. Ces bulles de gaz contiennent essentiellement du dioxyde de carbone qui quitte la
phase liquide. Cette observation est évidemment très facile à réaliser en pratique.
Extraction liquide-liquide, coefficient de partage
L’extraction liquide-liquide consiste à faire passer une substance d’un solvant (solvant originel) dont elle est souvent difficile à séparer, à un autre solvant (solvant d’extraction) dont
elle sera facilement isolable. Cette opération est réalisée par agitation de deux solvants non
miscibles entre eux, en général dans une ampoule à décanter. Elle est efficace lorsque la
substance à isoler (extraire) est plus soluble dans le solvant d’extraction que dans le solvant
originel. Par exemple, il est possible d’extraire une molécule organique en solution aqueuse
par de l’éther diéthylique. Le passage d’une molécule A d’un solvant S à un solvant S peut
être envisagé comme une transformation physique dont le bilan s’écrit :
A(S)
=
A(S
)
et qui aboutit à une situation d’équilibre traduite par la constante d’équilibre :
K ◦ =
[A]
eq
S /c ◦
[A]
eq
S /c ◦
=
[A]
eq
S
[A]
eq
S
.
avec [A]
eq
S et [A]
eq
S les concentrations en A à l’équilibre dans les solvants S et S. Cette
constante d’équilibre est appelée coefficient de partage de la molécule A entre les solvants
S et S . Lorsque K ◦ 1, l’extraction de A dans le solvant S par le solvant S est très efficace :
à l’équilibre, pour des volumes de solvants comparables, A est très majoritairement présent
dans le solvant S . Soit V S le volume de solvant S et V S le volume du solvant d’extraction non
miscible à S, n 0 est la quantité de matière initiale en A dans le solvant S et n 1 est la quantité
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