Chapitre III : Loi de déplacement d équilibre

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1 Chme Applcto du secod prcpe de l thermodymque à l étude de l récto chmque Chptre III : Lo de déplcemet d équlbre l (Clquer sur le ttre pour ccéder u prgrphe) I- ********************** Evoluto spotée d u équlbre chmque Eocé du crtère d évoluto... - Etude du sge de l ffté et ses d évoluto Etude du quotet de récto... 3 II- Ifluece de l tempérture et de l presso à composto costtes Ifluece de l tempérture à presso et composto costte Lo de modérto de V t Hoff... 3 b- Démostrto... 3 c- Exemple Ifluece de l presso à tempérture et composto costte Eocé... 5 b- Démostrto... 5 c- Exemple... 6 III- Ajout de costtuts ertes et ctfs Ajout d u costtut ctf Costtut erte seul ds s phse... 7 b- Costtut erte eux... 7 c- Costtut erte e soluto Ajout d u costtut ctf Costtut ctf seul ds s phse... 9 b- Costtut ctf eux c- Costtut ctf e soluto... 1 ********************** ge 1 Clude ANIES EduKlub S.A. Tous drots de l uteur des œuvres réservés. Suf utorsto l reproducto s que toute utlsto des œuvres utre que l cosultto dvduelle et prvée sot terdtes.

2 Chme Applcto du secod prcpe de l thermodymque à l étude de l récto chmque U clcul de vrce permet de détermer l esemble des prmètres tesfs (tempérture presso prmètres de composto ) qu peuvet être fxés dépedmmet les us des utres pour obter u étt d équlbre. Ds ce chptre ous étuderos le ses d évoluto d u équlbre lorsque l u des prmètres tesfs est modfé. I- Evoluto spotée d u équlbre chmque 1- Eocé du crtère d évoluto Il été étbl (chptre II) que : pour u système fermé évolut à presso et tempérture costte ds le cs du seul trvl des forces de presso l ethlpe lbre e peut que dmuer ds ue évoluto spotée : dg T ( ) < 0 ou A d ξ > 0 pour ue récto chmque évolut spotémet l équlbre est obteu lorsque l ethlpe lbre ttet so mum : G(T éq éq ) mmle ou dg T ( ) 0 - Etude du sge de l ffté et ses d évoluto S Α > 0 d ξ > 0 (déplcemet ds le ses drect) ; S Α < 0 d ξ < 0 (déplcemet ds le ses drect) ; S Α 0 le système est à l équlbre ( ξ ) vec l ffté de l récto défe pr : G Α ou Α r µ ξ G T pour ue récto chmque d équto-bl : A 0 ge Clude ANIES EduKlub S.A. Tous drots de l uteur des œuvres réservés. Suf utorsto l reproducto s que toute utlsto des œuvres utre que l cosultto dvduelle et prvée sot terdtes.

3 Chme Applcto du secod prcpe de l thermodymque à l étude de l récto chmque 3- Etude du quotet de récto O : Α R T l K K R T l S < K sot Α > 0 lors d ξ > 0 (déplcemet ds le ses drect) ; S > K sot Α < 0 d ξ < 0 (déplcemet ds le ses drect) ; S Α 0 le système est à l équlbre ( ξ ) < K (T) K (T) > K (T) déplcemet d'équlbre ds le ses drect déplcemet d'équlbre ds le ses drect Ses d évoluto d u équlbre II- Ifluece de l tempérture et de l presso à composto costtes 1- Ifluece de l tempérture à presso et composto costte - Lo de modérto de V t Hoff Ue élévto de tempérture à presso et composto costte provoque u déplcemet d équlbre ds le ses edothermque c est-à-dre ds le ses qu bsorbe de l chleur (prcpe de modérto). b- Démostrto E effet d près l lo de V t Hoff : dl K rh dt R T O e dédut doc : s r H < 0 (récto exothermque) l costte d équlbre K (T) dmue lors d ue élévto de T d où u déplcemet ds le ses drect c est-à-dre le ses edothermque ; ge 3 Clude ANIES EduKlub S.A. Tous drots de l uteur des œuvres réservés. Suf utorsto l reproducto s que toute utlsto des œuvres utre que l cosultto dvduelle et prvée sot terdtes.

4 Chme Applcto du secod prcpe de l thermodymque à l étude de l récto chmque s r H > 0 (récto edothermque) l costte d équlbre K (T) ugmete lors d ue élévto de T d où u déplcemet ds le ses drect c est-à-dre le ses edothermque ; Cette lo peut églemet se démotrer à prtr de l expresso dfféretelle de A e focto de T sot : rh da dt T rtt d u étt d équlbre A(T éq éq éq ) 0 ; l s gt lors de détermer le sge de : A(T éq + dt éq éq ) U développemet lmté u premer ordre permet de retrouver l lo précédete : A A A(T éq + dt éq éq ) A(T éq éq éq ) + dt dt T T A O e dédut doc que A(T éq + dt éq éq ) est du sge de dt T L expresso de l dfféretelle de A e focto de l tempérture se clcule : d ( A ) or R T dt d 1 da A 0 R T dt T 1 da R T dt ( A ) d( l K ) d( l K ) H R T dt d où dt dt da r H dt T r R T c- Exemple L sythèse de l mmoc est ue récto exothermque ue ugmetto de tempérture provoquer u déplcemet d équlbre ds le ses de l cosommto de l mmoc lors qu ue dmuto de tempérture provoquer u déplcemet d équlbre ds le ses de l formto d mmoc : N ( g) + 3 H ( g) NH3 ( g) H r kj.mol -1 ge 4 Clude ANIES EduKlub S.A. Tous drots de l uteur des œuvres réservés. Suf utorsto l reproducto s que toute utlsto des œuvres utre que l cosultto dvduelle et prvée sot terdtes.

5 Chme Applcto du secod prcpe de l thermodymque à l étude de l récto chmque - Ifluece de l presso à tempérture et composto costte. Eocé Ue ugmetto de presso à tempérture et composto costtes provoque u déplcemet d équlbre du système ds le ses d ue dmuto du volume c est-à-dre le ses d ue dmuto du ombre de moles de costtuts eux. b- Démostrto O peut clculer le quotet de récto : k k k codesée j j j k j k j k k k codesée j k codesée j totle sot O e dédut doc : j j k k k codesée j totle j s j > 0 ugmete lors d ue élévto de presso doc > K (T) d où u déplcemet ds le ses drect c est-à-dre ds le ses d ue dmuto du ombre de moles de costtuts eux ; s j < 0 dmue lors d ue élévto de presso doc < K (T) d où u déplcemet ds le ses drect c est-à-dre ds le ses d ue dmuto du ombre de moles de costtuts eux ; Cette lo peut églemet se démotrer à prtr de l expresso dfféretelle de A e focto de sot : da V d rv d pour ue récto chmque d équto-bl : A 0 vec V volume molre du costtut A ge 5 Clude ANIES EduKlub S.A. Tous drots de l uteur des œuvres réservés. Suf utorsto l reproducto s que toute utlsto des œuvres utre que l cosultto dvduelle et prvée sot terdtes.

6 Chme Applcto du secod prcpe de l thermodymque à l étude de l récto chmque E effet : rtt d u étt d équlbre A(T éq éq éq ) 0 ; l s gt lors de détermer le sge de : A(T éq éq + d éq ) U développemet lmté u premer ordre permet de retrouver l lo précédete : A(T éq éq + d éq ) A(T éq éq éq ) + A T A d d T O e dédut doc que A(T éq + dt éq éq ) est du sge de A T d A T vec µ T V k Vk + k codesé µ T Vj j e églget le volume des phses codesées our des prfts o : R T V j V Vj j d où da υj j R T d c- Exemple L sythèse de l mmoc est ue récto qu s effectue vec ue dmuto du ombre de moles de costtuts eux ue ugmetto de presso provoquer u déplcemet d équlbre ds le ses de l formto de l mmoc lors qu ue dmuto de presso provoquer u déplcemet d équlbre ds le ses de l cosommto d mmoc : N ( g) + 3 H ( g) NH3 ( g) j - ge 6 Clude ANIES EduKlub S.A. Tous drots de l uteur des œuvres réservés. Suf utorsto l reproducto s que toute utlsto des œuvres utre que l cosultto dvduelle et prvée sot terdtes.

7 Chme Applcto du secod prcpe de l thermodymque à l étude de l récto chmque III- Ajout de costtuts ertes et ctfs. 1- Ajout d u costtut ctf - Costtut erte seul ds s phse Lorsqu u costtut erte formt ue phse codesée pure est jouté à u système e équlbre à tempérture et presso costtes ou tempérture et volume costts cette ddto e provoque ucu déplcemet d équlbre. E effet l ffté est ps modfée ( l costte d équlbre tempérture fxée le quotet de récto où l tervet ps). b- Costtut erte eux - A tempérture et volume costts Lorsqu u costtut erte est jouté à u système e équlbre à tempérture et volume costts cette ddto e provoque ucu déplcemet d équlbre. E effet le quotet de récto et doc l ffté est chgée : k j k j k k k codesée j k codesée j totle sot j k j k k codesée j R T j V - A tempérture et presso costtes Lorsqu u costtut erte est jouté à u système e équlbre à tempérture et presso costtes cette ddto provoque u déplcemet d équlbre ds le ses d ue ugmetto de mtère euse c est-à-dre de mère logue à ue dmuto de presso à tempérture et composto costte. E effet le quotet de récto et doc l ffté sot modfés de l mère suvte : k j k j k k k codesée j k codesée j totle ge 7 Clude ANIES EduKlub S.A. Tous drots de l uteur des œuvres réservés. Suf utorsto l reproducto s que toute utlsto des œuvres utre que l cosultto dvduelle et prvée sot terdtes.

8 Chme Applcto du secod prcpe de l thermodymque à l étude de l récto chmque Doc : j j sot k ( ) j k totle k codesée j s totle ugmete et j > 0 lors le quotet de récto dmue d où u déplcemet ds le ses drect ; s totle ugmete et j < 0 lors le quotet de récto ugmete d où u déplcemet ds le ses drect ; Remrque : Il est orml que lorsqu u costtut erte est jouté à u système e équlbre à tempérture et volumes costts cette ddto provoque u déplcemet d équlbre logue à ue dmuto de presso à tempérture et composto costte pusque jouter u costtut à tempérture et presso costtes erte revet à ugmeter le ombre de moles de costtuts eux et doc à dmuer les pressos prtelles des costtuts ctfs logues à ue dmuto de l presso «totle» des costtuts ctfs à tempérture et composto costtes. c- Costtut erte e soluto - Soluté erte Lorsqu u costtut erte soluté est jouté à tempérture costte à u système e équlbre soluto dluée déle cette ddto e provoque ps de déplcemet cr l ffté est chgée (ctvté des costtuts ctfs chgées). - Solvt Lorsqu u costtut erte solvt est jouté à tempérture costte à u système e équlbre soluto dluée déle cette ddto provoque u déplcemet d équlbre ds le ses d ue ugmetto de l qutté d espèces dssoutes. E effet : k k k codesée j ( ) j j soluté ge 8 Clude ANIES EduKlub S.A. Tous drots de l uteur des œuvres réservés. Suf utorsto l reproducto s que toute utlsto des œuvres utre que l cosultto dvduelle et prvée sot terdtes.

9 Chme Applcto du secod prcpe de l thermodymque à l étude de l récto chmque sot k ( ) k k codesée j j c soluté c k j k j k codesée j soluté c doc ( ) ( V) soluté O e dédut doc : s V ugmete et soluté > 0 lors le quotet de récto dmue d où u déplcemet ds le ses drect c est-à-dre ds le ses d ue ugmetto du ombre d espèces dssoutes ; s V ugmete et soluté < 0 lors le quotet de récto ugmete d où u déplcemet ds le ses drect c est-à-dre ds le ses d ue ugmetto du ombre d espèces dssoutes; r exemple u cde fble ds l eu est d utt plus osé que le mleu est dlué c est-à-dre que l jout de solvt est mportt pusque le ombre d espèces dssoutes ugmetet (l cde fble pouvt vor u comportemet d cde fort à hute dluto vor cours récto cdobsque de premère ée) : AH ( q) A ( q) H+ + ( q) soluté +1 - Ajout d u costtut ctf - Costtut ctf seul ds s phse Lorsqu u costtut ctf formt ue phse codesée pure est jouté à u système e équlbre à tempérture et presso costtes ou à tempérture et volume costts cette ddto e provoque ucu déplcemet d équlbre. E effet l ffté est ps modfée ( l costte d équlbre tempérture fxée le quotet de récto où l vrto de qutté de mtère tervet ps pusque so ctvté est égle à 1). ge 9 Clude ANIES EduKlub S.A. Tous drots de l uteur des œuvres réservés. Suf utorsto l reproducto s que toute utlsto des œuvres utre que l cosultto dvduelle et prvée sot terdtes.

10 Chme Applcto du secod prcpe de l thermodymque à l étude de l récto chmque b- Costtut ctf eux - A tempérture et volume costts Lorsqu u costtut ctf eux est jouté à u système e équlbre à tempérture et volume costts cette ddto provoque u déplcemet d équlbre ds le ses de l récto qu le cosomme (lo de modérto). E effet le quotet de récto et doc l ffté sot modfés selo : j k j k j k k k codesée j k codesée j totle j j sot k j R T k ( ) k codesée j V s ugmete et > 0 c est-à-dre le costtut est u produt lors le quotet de récto ugmete d où u déplcemet d équlbre ds le ses drect c est-à-dre ds le ses de l cosommto du produt ; s ugmete et < 0 c est-à-dre le costtut est u réctf lors le quotet de récto dmue d où u déplcemet d équlbre ds le ses drect c est-à-dre ds le ses de l cosommto du réctf ; j s et - A tempérture et presso costtes Lorsqu u costtut ctf est jouté à u système e équlbre à tempérture et presso costtes l est ps possble pror de prévor le ses du déplcemet d équlbre. E effet le quotet de récto et doc l ffté sot modfés selo : k j k j k k k codesée j k codesée j totle k j k codesée j j sot k ( ) j ( ) ( ) j totle ugmetet et j > 0 lors pour : totle ge 10 Clude ANIES EduKlub S.A. Tous drots de l uteur des œuvres réservés. Suf utorsto l reproducto s que toute utlsto des œuvres utre que l cosultto dvduelle et prvée sot terdtes.

11 Chme Applcto du secod prcpe de l thermodymque à l étude de l récto chmque s et o réctf c est-à-dre < 0 le quotet de récto dmue d où u déplcemet d équlbre ds le ses drect c est-à-dre ds le ses de l cosommto du réctf ; o produt c est-à-dre > 0 l est ps possble de prévor l vrto du quotet de récto ; totle ugmetet et j < 0 lors pour : o produt c est-à-dre > 0 le quotet de récto ugmete d où u déplcemet d équlbre ds le ses drect c est-à-dre ds le ses de l cosommto du produt ; o réctf c est-à-dre < 0 l est ps possble de prévor l vrto du quotet de récto ; Le prcpe de modérto e s pplque ps ds le cs de l jout d u costtut ctf à presso et tempérture costtes. Exemple : Sythèse de l mmoc N ( g) + 3 H ( g) NH3 ( g) vec j - O étude l fluece sur l équlbre de l jout de dzote les utres prmètres étt mteus costts (T composto e dhydrogèe et mmoc) : ( ) NH ( ) 3 ( ) 3 N H N O clcule l dfféretelle logrthmque de : d dtotl totl cr ( ) NH ( ) 3 ( ) H 3 totl ( ) ( ) d N 1 dtotl N totl N d totl dn + d H + d NH d 3 N totl ge 11 Clude ANIES EduKlub S.A. Tous drots de l uteur des œuvres réservés. Suf utorsto l reproducto s que toute utlsto des œuvres utre que l cosultto dvduelle et prvée sot terdtes.

12 Chme Applcto du secod prcpe de l thermodymque à l étude de l récto chmque O e dédut doc : 1 s > 0 sot totl N N 1 > lors le quotet de récto ugmete d où u totl déplcemet ds le ses drect c est-à-dre de l cosommto d mmoc ; 1 s < 0 sot totl N N 1 < lors le quotet de récto dmue d où u totl déplcemet ds le ses drect c est-à-dre de l formto d mmoc. c- Costtut ctf e soluto Lorsqu u costtut ctf soluté dlué est jouté à tempérture presso et volume costts à u système e équlbre soluto dluée déle cette ddto provoque u déplcemet ds le ses de l récto qu le cosomme. E effet : k k k codesée j ( ) j j soluté sot k ( ) k k codesée j j c soluté c l k j k codesée j l soluté c doc k ( ) j ( V) l soluté c s ugmete et > 0 c est-à-dre le soluté est u produt lors le quotet de récto ugmete d où u déplcemet ds le ses drect c est-à-dre ds le ses de l cosommto du costtut ctf ; s ugmete et < 0 c est-à-dre le soluté est u réctf lors le quotet de récto dmue d où u déplcemet ds le ses drect c est-à-dre ds le ses de l cosommto du costtut ctf ; ge 1 Clude ANIES EduKlub S.A. Tous drots de l uteur des œuvres réservés. Suf utorsto l reproducto s que toute utlsto des œuvres utre que l cosultto dvduelle et prvée sot terdtes.