Évolution spontanée d'un système chimique terminale : résumé de cours

Ce résumé condense l’exigible du chapitre. Tout tient dans une comparaison : celle du quotient de réaction $Q_r$ à la constante d’équilibre $K(T)$ .

Transformation non totale et équilibre

Une transformation est non totale quand tous les réactifs et tous les produits sont présents dans l’état final. Cet état final est un équilibre dynamique : les deux réactions opposées se poursuivent, à vitesses égales — les concentrations n’évoluent plus, mais rien ne s’est arrêté à l’échelle microscopique.

Le taux d’avancement final mesure où s’arrête la transformation :

Taux d’avancement final

$\tau = \frac{x_f}{x_{\max}}$

Sans unité, entre 0 et 1. τ = 1 : transformation totale ; τ < 1 : transformation non totale.

Le quotient de réaction

Pour l’équation $a\,\text{A} + b\,\text{B} = c\,\text{C} + d\,\text{D}$ :

Quotient de réaction

$Q_r = \frac{([\text{C}]/c^\circ)^c \cdot ([\text{D}]/c^\circ)^d}{([\text{A}]/c^\circ)^a \cdot ([\text{B}]/c^\circ)^b}$

Sans unité grâce à la division par c° = 1 mol·L⁻¹. Calculable à tout instant. Les solides et le solvant (l’eau) n’y figurent pas.

La constante d’équilibre $K(T)$ est la valeur que prend $Q_r$ à l’équilibre. Elle ne dépend que de la température — pas de la composition initiale.

Le critère d’évolution spontanée

Q_r,i < K

Le système évolue dans le sens direct (formation des produits).

Qr augmente et se rapproche de K.

Q_r,i > K

Le système évolue dans le sens inverse (reformation des réactifs).

Qr diminue et se rapproche de K.

La phrase qui rapporte les points

Le système évolue toujours de façon à faire tendre $Q_r$ vers $K(T)$ . On calcule $Q_{r,i}$ dans l’état initial, on compare à $K$ , on conclut sur le sens.

Les pièges classiques

K grand ne veut pas dire rapide

$K$ dit où va le système (thermodynamique), jamais en combien de temps (cinétique). Une réaction très favorisée peut être infiniment lente.

Transformation totale ≠ équilibre

Si la transformation est totale, un réactif disparaît avant que $Q_r$ n’atteigne $K$ : l’état final n’est pas un équilibre, et $Q_{r,f} \neq K$ .

Et toujours : ne jamais oublier de diviser par $c^\circ$ — $Q_r$ et $K$ sont sans unité.

Un contrôle approche et tu ne te sens pas au point ?

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Résumé — Évolution spontanée d'un système chimique