13.20 Spontanéité des transformations chimiques
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
ou encore
T >
pour que les réactions citées soient possibles et se fassent spontanément.
A priori, ⌬ r
et ⌬ r
peuvent indépendamment l’un de l’autre, être positifs ou négatifs.
a) ⌬ r
ϭ
(Al 2 O 3 ) – [2
(Al) ϩ 3/2
(O 2 )]
ϭ 50,9 JK –1 mol –1 – [28,3 JK –1 mol –1 ϫ 2) ϩ (205,0 JK –1 mol –1 ϫ 3/2)]
ϭ – 313,2 JK –1 mol –1
L’entropie diminue en raison de la perte de désordre associée à la disparition d’un gaz, utilisé à
fournir un solide.
⌬ r
ϭ ⌬ f
(Al 2 O 3 ) ϭ – 1 675,7 kJ.mol –1
La réaction est fortement exothermique. À 298 K et sous la pression atmosphérique normale, on
a :
⌬ r
(298 K) ϭ – 1 675.10 3 J.mol –1 ϩ 298 K ϫ 313,2 JK –1 mol –1
soit
⌬ r
(298 K) ϭ – 1 581,7 kJ.mol –1
Lorsque tous les constituants de la réaction sont pris dans leur état de référence, Q ϭ 1 et ln Q ϭ
0. On a donc :
ϭ ⌬ r
ϭ – 1 581,7 kJ.mol –1 .
La réaction se fait spontanément sous la pression atmosphérique à 298 K (cette réaction est
connue pour être très vive).
Lorsque la température augmente, on peut trouver une valeur qui annule ⌬ r
:
T ϭ
Si ⌬ r
et ⌬ r
ne variaient pas avec la température, on trouverait T ϭ 5 330 K. Cette température n’est donc qu’une approximation.
b) ⌬ r
ϭ [(27,3 JK –1 mol –1 ϫ 2) ϩ (205,0 JK –1 mol –1 ϫ 3/2)] – 87,4 JK –1 mol –1
ϭ 275 JK –1 mol –1
Cette valeur positive traduit l’accroissement de désordre associée à la production d’un gaz.
⌬ r
ϭ – ⌬ f
(F 2 O 3 ) ϭ 824 kJ.mol –1
La réaction est endothermique.
⌬ r
ϭ ϩ 742,0 kJ.mol –1 .
La réaction n’est pas spontanée dans les conditions de référence à 298 K, mais pourrait-elle le
devenir à une autre température ?
⌬ r
est nul pour T ϭ 3 000 K, et négatif pour T > 3 000 K. La réaction pourrait donc donner
un équilibre à 3 000 K et devenir spontanée au-delà de cette température, mais il n’est pas légitime, à cette température, d’utiliser les mêmes valeurs de ⌬ r
et de ⌬ r
qu’à 298 K.
Remarque : Il a été admis que ⌬ r
et ⌬ r
seraient considérés comme non
dépendants de la température. C’est possible à deux conditions : que l’intervalle de
températures considéré ne soit pas trop grand et, surtout, que dans cet intervalle
aucun réactif ni aucun produit ne subisse un changement d’état.
∆ r H m
o
∆ r S m
o
------------H m
o
S m
o
H m
o
S m
o
S m
o
S m
o
S m
o
S m
o
H m
o
H m
o
G m
o
G m
o
∂G
∂ξ
------
T,p
G m
o
G m
o
∆ r H m
o
∆ r S m
o
------------H m
o
S m
o
S m
o
H m
o
H m
o
G m
o
G m
o
H m
o
S m
o
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
ou encore
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pour que les réactions citées soient possibles et se fassent spontanément.
A priori, ⌬ r
et ⌬ r
peuvent indépendamment l’un de l’autre, être positifs ou négatifs.
a) ⌬ r
ϭ
(Al 2 O 3 ) – [2
(Al) ϩ 3/2
(O 2 )]
ϭ 50,9 JK –1 mol –1 – [28,3 JK –1 mol –1 ϫ 2) ϩ (205,0 JK –1 mol –1 ϫ 3/2)]
ϭ – 313,2 JK –1 mol –1
L’entropie diminue en raison de la perte de désordre associée à la disparition d’un gaz, utilisé à
fournir un solide.
⌬ r
ϭ ⌬ f
(Al 2 O 3 ) ϭ – 1 675,7 kJ.mol –1
La réaction est fortement exothermique. À 298 K et sous la pression atmosphérique normale, on
a :
⌬ r
(298 K) ϭ – 1 675.10 3 J.mol –1 ϩ 298 K ϫ 313,2 JK –1 mol –1
soit
⌬ r
(298 K) ϭ – 1 581,7 kJ.mol –1
Lorsque tous les constituants de la réaction sont pris dans leur état de référence, Q ϭ 1 et ln Q ϭ
0. On a donc :
ϭ ⌬ r
ϭ – 1 581,7 kJ.mol –1 .
La réaction se fait spontanément sous la pression atmosphérique à 298 K (cette réaction est
connue pour être très vive).
Lorsque la température augmente, on peut trouver une valeur qui annule ⌬ r
:
T ϭ
Si ⌬ r
et ⌬ r
ne variaient pas avec la température, on trouverait T ϭ 5 330 K. Cette température n’est donc qu’une approximation.
b) ⌬ r
ϭ [(27,3 JK –1 mol –1 ϫ 2) ϩ (205,0 JK –1 mol –1 ϫ 3/2)] – 87,4 JK –1 mol –1
ϭ 275 JK –1 mol –1
Cette valeur positive traduit l’accroissement de désordre associée à la production d’un gaz.
⌬ r
ϭ – ⌬ f
(F 2 O 3 ) ϭ 824 kJ.mol –1
La réaction est endothermique.
⌬ r
ϭ ϩ 742,0 kJ.mol –1 .
La réaction n’est pas spontanée dans les conditions de référence à 298 K, mais pourrait-elle le
devenir à une autre température ?
⌬ r
est nul pour T ϭ 3 000 K, et négatif pour T > 3 000 K. La réaction pourrait donc donner
un équilibre à 3 000 K et devenir spontanée au-delà de cette température, mais il n’est pas légitime, à cette température, d’utiliser les mêmes valeurs de ⌬ r
et de ⌬ r
qu’à 298 K.
Remarque : Il a été admis que ⌬ r
et ⌬ r
seraient considérés comme non
dépendants de la température. C’est possible à deux conditions : que l’intervalle de
températures considéré ne soit pas trop grand et, surtout, que dans cet intervalle
aucun réactif ni aucun produit ne subisse un changement d’état.
∆ r H m
o
∆ r S m
o
------------H m
o
S m
o
H m
o
S m
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S m
o
S m
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S m
o
S m
o
H m
o
H m
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G m
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G m
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∂G
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T,p
G m
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G m
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∆ r H m
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∆ r S m
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------------H m
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S m
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H m
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H m
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G m
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G m
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