Description d'un système et évolution vers l'état final

Cours · chimie (MPSI), chapitre 1 · CPGE MPSI (1re année) · le début du chapitre, la suite sur Adloun

L'avancement d'une réaction : les réactifs diminuent et les produits augmentent jusqu'à l'épuisement du réactif limitant.

La chimie étudie les transformations de la matière. Avant de les comprendre, il faut savoir décrire un système physico-chimique (quelles espèces, en quelle quantité) et prévoir vers quel état final il évolue. C'est l'objet de ce premier chapitre : composition d'un système, avancement d'une réaction, quotient réactionnel $Q_{r}$ , constante d'équilibre $K^{\circ}$ , et le critère d'évolution qui détermine le sens spontané de la réaction.

1.1 Décrire un système physico-chimique

Définition 1.1Composition

Un système physico-chimique est constitué d'espèces chimiques. Sa composition se décrit par :

la quantité de matière $n$ (en $mol$ ) ;
la concentration $c = \frac{n}{V}$ (en $mol / L$ ) ;
la fraction molaire $x_{i} = \frac{n _{i}}{n _{tot}}$ ( $\sum x_{i} = 1$ ) ;
la pression partielle (gaz) $P_{i} = x_{i} P$ ( $\sum P_{i} = P$ ).

Concentration, fraction molaire, pression et température sont intensives ; quantité de matière, volume, masse sont extensives.

1.2 Transformation chimique et avancement

Définition 1.2Équation de réaction, avancement

Une transformation est modélisée par une équation de réaction (ex. $N X_{2} + 3 H X_{2} 2 NH X_{3}$ ). L'avancement $ξ$ (en $mol$ ) repère l'évolution : pour chaque espèce de coefficient stœchiométrique algébrique $ν_{i}$ (négatif pour un réactif, positif pour un produit),

$n_{i} (t) = n_{i} (0) + ν_{i} ξ .$

On organise les calculs dans un tableau d'avancement.

Exercices du chapitre

L'air, l'eau et le dioxyde de carbone : choisir la bonne grandeur corrigé
Brûler du méthane dans l'air : l'analyseur de fumées corrigé
Le soda qu'on ouvre corrigé
La dissociation du tétraoxyde de diazote suivie au manomètre corrigé
La décomposition du calcaire : rupture d'équilibre corrigé
Pourquoi l'état final est unique, et comment le calculer corrigé

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