L’Équilibre chimique

1. L’Équilibre chimique Aspect qualitatif

2. Conditions nécessaires pour atteindre l’équilibre Pour atteindre un état d’équilibre, un système doit respecter trois conditions: • S’effectuer dans un système fermé. • Présenter des propriétés macroscopiques constantes. • Contenir une réaction réversible.

3. Système fermé • Un système fermé est un système dans lequel il n’y a aucun échange de matière ou d’énergie avec le milieu environnant. Utilisation d’un contenant fermé (avec bouchon) seulement si un des réactifs ou des produits est sous forme gazeuse.

4. Propriétés macroscopiques constantes • Une propriété macroscopique est une propriété observable à l’œil nu ou mesurable à l’aide d’un instrument. Dans un système en équilibre, les propriétés macroscopiques ne changent pas. La réaction semble arrêtée (rien ne se passe).

5. Réaction réversible • Une réaction est complète lorsqu’au moins un des réactifs est complètement transformé en produit. Une réaction réversible survient lorsque, au même moment et au même endroit, les réactifs se transforment en produits et les produits se transforment en réactifs.

6. Pour qu’il y ait réaction réversible, il faut qu’il y ait, au même endroit et au même moment, présence de tous les réactifs et de tous les produits de la réaction. Une réaction réversible est représentée à l’aide d’une double flèche. Réactifs Produits Réactifs ↔ Produits

7. Dans un système en équilibre, puisque les propriétés macroscopiques ne changent pas, on peut en déduire que les quantités de réactifs et de produits demeurent constantes. • Cependant, l’état d’équilibre a un caractère dynamique, c’est-à-dire que les réactions directe et inverse se produisent en même temps. L’équilibre est un état dans lequel la vitesse de la réaction directe est égale à la vitesse de la réaction inverse.

8. Effet de différents facteurs sur l’équilibre

9. Puisqu’à l’équilibre les vitesses des réactions directes et inverses sont égales, les facteurs qui modifient les vitesses de réaction auront un effet sur l’équilibre. • Si V réaction directe ˃ V réaction inverse : • La formation de produit sera favorisée • Si V réaction inverse ˃ V réaction directe : • La formation de réactif sera favorisée

10. Principe de Le Chatelier Si on modifie les conditions d’un système à l’équilibre, le système réagit de façon à s’opposer, en partie, aux changements qu’on lui impose jusqu’à ce qu’il atteigne un nouvel état d’équilibre.

11. Effet de la concentration • Lorsqu’on augmente la concentration d’un réactif, le système cherche à la diminuer. • Il favorise alors la réaction directe, donc la formation de produits. • En réalité, l’augmentation de la concentration d’un réactif augmente la vitesse de la réaction directe.

12. À l’inverse, lorsqu’on diminue la concentration d’un des réactifs, le système cherche à l’augmenter et favorise ainsi la réaction inverse (formation de réactifs). • En réalité, la vitesse de la réaction directe diminue et la réaction inverse devient donc plus rapide ce qui favorise la formation de réactifs.

13. Effet de la température • En effet, si on augmente la température, le système cherchera à la diminuer en utilisant ce surplus de chaleur. • À l’inverse, si on diminue la température, le système cherchera à produire de la chaleur. Pour déterminer l’effet de la température, il faut d’abord tenir compte du rôle de l’énergie dans la réaction.

14. Exemple d’une réaction endothermique: Une augmentation de température favorise la réaction directe De même, une diminution de température favorisera la réaction inverse.

16. Effet de la pression • Lorsqu’un système comporte au moins une substance sous forme gazeuse, un changement de pression résulte en un changement de concentration de cette substance ce qui entraîne une modification de l’état d’équilibre.

17. Si on augmente la pression d’un système à l’équilibre, on déplacera l’équilibre vers le côté de la réaction qui comporte le moins de moles de gaz. N2O4(g)⇌ 2NO2(g) P P De même, si on diminue la pression, l’équilibre se déplacera du côté où il y a le plus grand nombre de moles afin de ré-augmenter cette pression

18. Effet d’un catalyseur • L’ajout d’un catalyseur diminue l’énergie d’activation autant de la réaction directe que de la réaction inverse. La vitesse de réaction dans les deux sens sera donc augmentée de la même façon et il n’y aura aucun effet apparent sur l’état d’équilibre. L’équilibre sera juste atteint plus rapidement.