La spontanéité d’une réaction chimique
Lors de l’étude des réactions chimiques, il est intéressant de déterminer si la réaction
entre les réactifs est spontanée ou non. L’enthalpie libre de réaction que nous allons
définir permet de répondre à cette question.
1. Définition de l’avancement d’une réaction
L’avancement d’une réaction, exprimé en mol et noté
pour une réaction totale ou
équilibrée du type :
est défini par
a A + hB ^ pP + qQ
2
( 1)
^ = — {n
V
i ( 0
^i(i = 0))
soit ^,(0 =^,(, = 0)+V.^
où V j : coefficient stoechiométrique algébrique, V| < 0 pour les réactifs et Vj > 0 pour
les produits ;
: nombre de moles de i à l’instant t ; «¡(, = 0) • nombre de moles de i à
l’instant initial (t = 0).
Comme son nom l’indique, l’avancement permet de caractériser comment la réaction
progresse en fonction du temps. C ’est une grandeur extensive s’exprimant en mol.
En considérant la variation infinitésimale du nombre de moles de réactifs ou de
produits : d/7; =v-d^ .
Pour la réaction ( 1 ), on a :
a
b
P
q
2. Définition de l’enthalpie libre de réaction
L’enthalpie libre de réaction correspond à la variation d’enthalpie libre du système
ramenée à une unité d’avancement de réaction, à température et pression constantes :
•a
O
c
=3
Q
(IJ
O
rs l
4-1
x :
>Q .
O
U
L’enthalpie libre de réaction est une grandeur intensive. Ce n’est pas une différence de
la valeur de G entre deux états, mais la pente de la tangente à la courbe représentant G
en fonction de Ç, à 7 et P constantes. A^G est une grandeur locale au point d ’avancement
^ et dépend donc de la composition du système (figure suivante).
260