Equilibres chimiques et loi d action des masses

Documents pareils
Montage émetteur commun

Généralités sur les fonctions 1ES

Exercices d Électrocinétique

Remboursement d un emprunt par annuités constantes

1 Introduction. 2 Définitions des sources de tension et de courant : Cours. Date : A2 Analyser le système Conversion statique de l énergie. 2 h.

Physique : Thermodynamique

Thermodynamique statistique Master Chimie Université d Aix-Marseille. Bogdan Kuchta

Chapitre IV : Inductance propre, inductance mutuelle. Energie électromagnétique

CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERS

Transformations nucléaires

Grandeur physique, chiffres significatifs

Dynamique du point matériel

Q x2 = 1 2. est dans l ensemble plus grand des rationnels Q. Continuons ainsi, l équation x 2 = 1 2

Mesure avec une règle

Dirigeant de SAS : Laisser le choix du statut social

AVERTISSEMENT. Contact SCD INPL: LIENS

Calculer le coût amorti d une obligation sur chaque exercice et présenter les écritures dans les comptes individuels de la société Plumeria.

IDEI Report # 18. Transport. December Elasticités de la demande de transport ferroviaire: définitions et mesures

CHAPITRE DEUX : FORMALISME GEOMETRIQUE

Plan. Gestion des stocks. Les opérations de gestions des stocks. Les opérations de gestions des stocks

Fiche n 7 : Vérification du débit et de la vitesse par la méthode de traçage

Assurance maladie et aléa de moralité ex-ante : L incidence de l hétérogénéité de la perte sanitaire

CONCOURS COMMUN 2010 PHYSIQUE

MÉTHODES DE SONDAGES UTILISÉES DANS LES PROGRAMMES D ÉVALUATIONS DES ÉLÈVES

LE RÉGIME DE RETRAITE DU PERSONNEL CANADIEN DE LA CANADA-VIE (le «régime») INFORMATION IMPORTANTE CONCERNANT LE RECOURS COLLECTIF

Les jeunes économistes

Mécanique des Milieux Continus

Rappels sur les couples oxydantsréducteurs

SYSTEME FERME EN REACTION CHIMIQUE

MEMOIRE. Présenté au département des sciences de la matière Faculté des sciences

Calcul de tableaux d amortissement

1 Thermodynamique: première loi

DM n o 8 TS Physique 10 (satellites) + Chimie 12 (catalyse) Exercice 1 Lancement d un satellite météorologique

Editions ENI. Project Collection Référence Bureautique. Extrait

Exemples d utilisation de G2D à l oral de Centrale

ÉLÉMENTS DE THÉORIE DE L INFORMATION POUR LES COMMUNICATIONS.

TD 1. Statistiques à une variable.

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE. MEMOIRE Présentée à

Integral T 3 Compact. raccordé aux installations Integral 5. Notice d utilisation

MODÈLE D ISING À UNE ET DEUX DIMENSIONS.

I. Présentation générale des méthodes d estimation des projets de type «unité industrielle»

THESE. Khalid LEKOUCH

Les prix quotidiens de clôture des échanges de quotas EUA et de crédits CER sont fournis par ICE Futures Europe

AVERTISSEMENT. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction encourt une poursuite pénale. LIENS

Cours de. Point et système de points matériels

LICENCE DE SCIENCES PHYSIQUES UV 3LSPH50. Année MODÉLISATION. Recherche des paramètres d'une représentation analytique J.P.

Corrections adiabatiques et nonadiabatiques dans les systèmes diatomiques par calculs ab-initio

F411 - Courbes Paramétrées, Polaires

En vue de l'obtention du. Présentée et soutenue par Meva DODO Le 06 novembre 2008

Système solaire combiné Estimation des besoins énergétiques

SUIVI CINETIQUE PAR SPECTROPHOTOMETRIE (CORRECTION)

Le Prêt Efficience Fioul

MATHS FINANCIERES. Projet OMEGA

K W = [H 3 O + ] [OH - ] = = K a K b à 25 C. [H 3 O + ] = [OH - ] = 10-7 M Solution neutre. [H 3 O + ] > [OH - ] Solution acide

Etude de fonctions: procédure et exemple

THEME 2. LE SPORT CHAP 1. MESURER LA MATIERE: LA MOLE

STATISTIQUE AVEC EXCEL

CHAPITRE 14 : RAISONNEMENT DES SYSTÈMES DE COMMANDE

Chapitre 3 : Incertitudes CHAPITRE 3 INCERTITUDES. Lignes directrices 2006 du GIEC pour les inventaires nationaux de gaz à effet de serre 3.

Terminal numérique TM 13 raccordé aux installations Integral 33

VIELLE Marc. CEA-IDEI Janvier La nomenclature retenue 3. 2 Vue d ensemble du modèle 4

BTS GPN 2EME ANNEE-MATHEMATIQUES-MATHS FINANCIERES MATHEMATIQUES FINANCIERES

À propos d ITER. 1- Principe de la fusion thermonucléaire

THERMODYNAMIQUE: LIQUEFACTION D UN GAZ

Be inspired. Numéro Vert. Via Caracciolo Milano tel fax

Impôt sur la fortune et investissement dans les PME Professeur Didier MAILLARD

22 environnement technico-professionnel

CREATION DE VALEUR EN ASSURANCE NON VIE : COMMENT FRANCHIR UNE NOUVELLE ETAPE?

INTRODUCTION. Jean-Pierre MAGNAN Chef de la section des ouvrages en terre Département des sols et fondations Laboratoire central

Titre alcalimétrique et titre alcalimétrique complet

Contrats prévoyance des TNS : Clarifier les règles pour sécuriser les prestations

Chapitre 7 : Intégration sur un intervalle quelconque

Développements limités. Notion de développement limité

Page 5 TABLE DES MATIÈRES

PHYSIQUE-CHIMIE. Partie I - Spectrophotomètre à réseau

Clemenceau. Régime sinusoïdal forcé. Impédances Lois fondamentales - Puissance. Lycée. PCSI 1 - Physique. Lycée Clemenceau. PCSI 1 (O.

- Acquisition de signaux en sismologie large bande. - Acquisition de signaux lents, magnétisme, MT.

Développements limités, équivalents et calculs de limites

Corrigé du problème de Mathématiques générales Partie I

Économétrie. Annexes : exercices et corrigés. 5 e édition. William Greene New York University

En vue de l'obtention du. Présentée et soutenue par Elayeb Bilel Le 26 juin 2009

Stéganographie Adaptative par Oracle (ASO)

Comparaison de fonctions Développements limités. Chapitre 10

ACTE DE PRÊT HYPOTHÉCAIRE

Comment fonctionne la FX

1. INTRODUCTION. Rev. Energ. Ren. : 11 èmes Journées Internationales de Thermique (2003)

Méthodologie version 1, juillet 2006

Paquets. Paquets nationaux 1. Paquets internationaux 11

pka D UN INDICATEUR COLORE

U-31 CHIMIE-PHYSIQUE INDUSTRIELLES

8.1 Généralités sur les fonctions de plusieurs variables réelles. f : R 2 R (x, y) 1 x 2 y 2

AIDE-MÉMOIRE LA THERMOCHIMIE TABLE DES MATIERES

Interface OneNote 2013

DES EFFETS PERVERS DU MORCELLEMENT DES STOCKS

C algèbre d un certain groupe de Lie nilpotent.

Chapitre 1.5a Le champ électrique généré par plusieurs particules

Des solutions globales fi ables et innovantes.

Les méthodes numériques de la dynamique moléculaire

BUREAU D'APPLICATION DES METHODES STATISTIQUES ET INFORMATIQUES

Calculs des convertisseurs en l'electronique de Puissance

Transcription:

Cnétque et thermodynamque chmques CHI305 Chaptre 8 Equlbres chmques et lo d acton des masses

CHI305 Chaptre 9 : Equlbres chmques et lo d acton des masses I. Equlbres chmques II. Affnté chmque, monôme des actvtés et constante d équlbre III. Effet de la température sur la constante d équlbre IV. Illustratons et exercces

I. Equlbres chmques I.1) Défntons I.2) Affnté chmque et enthalpe lbre de réacton I.3) Affnté chmque et créaton d entrope nterne I.4) Condton d évoluton / condton d équlbre I.4) Représentaton graphque

II. 1) Equlbres chmques : défntons Réacton réversble : Réacton pouvant être réalsée de gauche à drote (sens 1) ou de drote à gauche (sens 2) par rapport à l écrture de son équaton-blan : 1 2 L équlbre chmque est l aboutssement d une réacton réversble, tel que la proporton des consttuants du mélange réactonnel n évolue plus. Le mélange fnal content des réactfs non consommés en plus des produts formés.

Réacton totale : On parle d une réacton totale lorsque celle-c a leu

II.2) Affnté chmque et enthalpe lbre de réacton Système fermé sège de la réacton chmque : Sot ξ l avancement de cette réacton. L affnté chmque A de la réacton est par défnton l opposé de l enthalpe lbre de réacton r G : L affnté chmque est une foncton d état. L affnté chmque standard A 0 est la valeur de l affnté chmque lorsque tous les consttuants sont dans leur état standard. Elle ne dépend que de la température et A 0 (T) = r G 0 (T)

II.3) Affnté chmque et entrope de créaton A T et P constantes, dg = - T δ S = r G dξ L affnté chmque est donc lée à l entrope de créaton δ S par : où T est la température du système et dξ est une varaton élémentare d avancement

II.4) Condton d évoluton / condton d équlbre 2 ème prncpe de la thermodynamque : d S 0 Conséquence : A dξ dot être 0 (Δ r G dx 0) Condton d évoluton d un système Condton d équlbre d un système Sens d évoluton d un système A > 0 ou Δ r G < 0 => dξ A < 0 ou Δ r G > 0 => dξ évoluton spontanée dans le sens évoluton spontanée dans le sens

II.5) Représentaton graphque G (R) et G (P) : S des G des réactfs et des produts à l état standard DG : varaton d enthalpe lbre standard DG = G (P) - G (R) D r G : coeffcent drecteur de la pente à la courbe G = f(x) D r G < 0 δ S > 0 Sens spontané : D r G > 0 δ S < 0 Sens spontané : D r G = 0 δ S = 0 Sens spontané : Quel que sot le système ntal, dans tous les cas l évoluera vers l état d équlbre

II. Affnté chmque, quotent de réacton et constante d équlbre II.1) Expresson de l affnté chmque en foncton du monôme des actvtés II.2) Affnté chmque standard et constante d équlbre Lo d acton des masses II.3) Expresson de l affnté chmque en foncton de M et de K II.4) Superposton d équlbres

II.1) Expresson de l affnté chmque en foncton du quotent de réacton G T,P D r G dg dn dn d dg d G T,P D r G

0 r D G RT ln a 0 r D G ( ) RT ( ln a ) Enthalpe lbre standard de réacton : r 0 0 D G 0 r r 0 rg rg RT ln a 0 rg rg RT ln a D G D G RT ln a D D D D

On défnt le monôme des actvtés (ou quotent de réacton) selon : M Q= ν' A' A' 1 2 a a (...) 1 2 r ν ν A A 1 2 a a (...) 1 2 ν' M est représentatf du système à un moment quelconque de la réacton. r G est caractérstque de la réacton concernée et calculable à partr des valeurs des tables. Par défnton, l affnté chmque s exprme en foncton de l affnté chmque standard selon :

II.2) Affnté chmque standard et constante d équlbre Lo d acton des masses A l équlbre chmque : A = 0 ou Δ r G = 0 donc : Δ r G (T) = - RT.ln(M) eq A (T) = +RT.ln(M) eq On pose M eq = K (T) constante d équlbre = Lo d acton des masses

K est sans dmenson. K est assocée à une équaton-blan ben défne. K dépend unquement de la température Attenton aux coeffcents stœchométrques pour le calcul de K! Ex :

II.3) Expresson de l affnté chmque en foncton de M et de K 0 En combnant les expressons suvantes 0 A (T,P,ξ) = A (T) RT.ln QM r 0 r = r M r Δ G (T,P,ξ) Δ G (T) RT.ln Q 0 0 A (T) = RT.ln K (T) 0 0 ΔrG (T) = RT.ln K (T) nous obtenons les relatons : Et nous pouvons nterpréter leur sgne pour trouver le sens de l évoluton du système consdéré

0 (T,P,ξ) RT.ln K (T) QM A = r Q ΔrG (T,P,ξ) = RT.ln M r 0 K (T) Condton d évoluton d un système A d > 0 ou D r G d < 0 M < K 0 ln(k / M ) 0 A 0 D r G 0 donc d 0 évoluton spontanée dans le sens M > K 0 ln(k / M ) 0 A 0 D r G 0 donc d 0 évoluton spontanée dans le sens Condton d équlbre d un système A = 0 ou D r G 0 Système à l équlbre chmque lorsque : Un système évolue toujours vers sa poston d équlbre telle que

) Exemple 1 (1) 2 (l) (l) (2) 2 (l) 2 (l) RCO H + R'OH RCO R' + H O t éq 0,33 0,33 0,67 0,67 x éq 0,165 0,165 0,335 0,335 t=0 0,75 0,75 0,25 0,25 t=0 0,375 0,375 0,125 0,125 t=0 0,25 0,25 0,75 0,75 t=0 0,125 0,125 0,375 0,375 1) Calcul de K 2) Dans quel sens le système évolue dans (a) et (b)?

III.5) Superposton d équlbres Exemple : K 2 CO 2 (g) CO (g) + ½ O 2 (g) Δ r G 2 K 3 H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(g) Δ r G 3 K 1 H 2 (g) + CO 2 (g) H 2 O(g) + CO (g) Δ r G 1 Lo de Hess : Δ r G 1 = Δ r G 2 + Δ r G 3 -RTLnK 1 = -RTLnK 2 RTLnK 3 LnK 1 = LnK 2 + LnK 3 => Un équlbre correspondant à la somme de deux autres équlbres a une constante d équlbre égale au des deux autres constantes d équlbre.

IV. Effet de la température sur la constante d équlbre III.1) Relaton de Van t Hoff III.2) Interprétaton de la relaton de Van t Hoff III.3) Température d nverson d un équlbre

IV.1) Lo de Van t Hoff On sat que : 0 0 ΔrG (T) = RT.ln K (T) Il en découle : 0 0 0 0 Δ G (T) r r Δ H Δ S ln K (T) r = RT= RT R On suppose r H et r S ndépendantes de T alors : Lo de Van t Hoff

IV.2) Interprétaton de la relaton de Van t Hoff 0 d ln K (T) dt = + ΔH r RT 2 0 Réacton exothermque D r H 0 < 0 d(ln K 0 )/dt < 0 ln K 0 lorsque T Réacton endothermque D r H 0 > 0 d(ln K 0 )/dt > 0 ln K 0 lorsque T

IV.3) Température d nverson d un équlbre Une modfcaton de T entrane une modfcaton de K 0 (T). Ans : Une réacton nulle peut devenr totale. Une réacton totale peut devenr nulle. La température d nverson T est défne comme la température pour laquelle : Δ r G 0 (T ) = K 0 (T ) =

V. Illustratons et exercces V.1) Mélanges homogènes V.2) Mélanges hétérogènes V.3) Cas partculer des réactons d oxydo-réducton

V.1) Mélanges homogènes Une seule phase : sot gazeuse, sot lqude ) Exercce 1 : synthèse du méthanol CO (g) + 2 H 2 (g) CH 3 OH (g) D r G 0 298 = 24,5 kj.mol -1 Valeur de K 0 (298K)?

) Exercce 2 CH 4 (g) + H 2 O (g) CO (g) + 3 H 2 (g) D r H 0 298 = + 206,1 kj.mol -1 Réacton endothermque D r G 0 500 =? Réacton spontanée? D r G 0 1000 =? Réacton spontanée? D r S 0 298 = 214,7 J.K -1.mol -1 Valeur de K 0 (500K)? Valeur de K 0 (1000K)? Température d nverson? Etat d équlbre à 500K? Etat d équlbre à 1000K? En partant de 1 mol de CH 4 et 1 mol de H 2 O, sous une presson totale P T = 1 bar.

) Exercce 3 Données à 298K H 2 O (l) OH (aq) H 3 O + (aq) D f G 0 (kj.mol -1 ) 237,0 157,1 237,0 Retrouver la valeur du pk e de l eau à 298K.

v) Exercce 4 Données à 298K NH + 4 (aq) NH 3 (aq) H + (aq) D f H 0 (kj.mol -1 ) 132,5 80,3 0 S 0 (J.K -1.mol -1 ) 113,4 111,3 0 Détermner la valeur du pk a du couple NH 4+ /NH 3 à 298K.

V.2) Mélanges hétérogènes Au mons deux phases: gazeuse et lqude, gazeuse et solde, lqude et solde, pluseurs phases soldes, etc. Exemple : CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) Actvtés des soldes = 1 1 seul gaz (CO 2 ) Données thermodynamques tabulées D r G 0 (T) K 0 (T) Presson du système S on fxe la presson P du système, le système ne pourra être à l équlbre que s on fxe également la température de manère à ce que K 0 =P/P 0

V.3) Cas partculer des réactons d oxydo-réducton a Ox + n.e - b Red Equaton de Nernst R.T n.f 0 E = E Ox/Re d +.ln a(ox) a(red) 0 n.f.e = n.f.eox /Red RT.ln α β a(ox) a(red) α β 0 r = r r Δ G (T,P,ξ) Δ G (T) RT.ln Q Q r a(red) a(ox) Δ G (T,P,ξ) = Δ G (T) RT.ln b a a(ox) α 0 r r β a(red) E 0 ne dépend que de la température

Applcaton au calcul de constantes d équlbre d oxydo-réducton Ple Ag-Zn : espèces concernées Ag + (aq), Ag (s), Zn 2+ (aq), Zn (s) Ecrre l équaton de la réacton chmque qu se produt lorsque la ple débte et calculer sa constante d équlbre à 25 C. E 0 1 = E 0 (Ag + /Ag(s)) = 0,80 V E 0 2 = E 0 (Zn 2+ /Zn(s)) = 0,76 V E 0 (V) Oxydant Réducteur Evoluton spontanée (ou non) lée à la dfférence de potentel DE Q r lé à DE En fat K est lée à DE 0 Ag + Ag Zn 2+ Zn

Applcaton au calcul de constantes d équlbre d oxydo-réducton (R1) Ag + + e - Ag(s) r 1 F.E1 Δ G = 0 0 r 1 1 Δ G = F.E (R2) Zn 2+ + 2.e - Zn (s) r 2 2.F.E2 Δ G = 0 0 r 2 2 Δ G = 2.F.E Zn(s) + 2 Ag + Zn 2+ + 2 Ag(s) = 2 (R1) (R2) * * r r 1 ΔrG2 Δ G = 2 Δ G Sens évoluton? K 0? ΔrG = 2.F.E 1 ( 2.F.E 2) = 2.F.(E 1 E 2) S E 1 > E 2, D r G < 0 (A > 0) évoluton spontanée dans le sens drect (oxydaton du znc, réducton des ons Ag + ).

Applcaton au calcul de constantes d équlbre d oxydo-réducton Zn(s) + 2 Ag + Zn 2+ + 2 Ag(s) 0 0 0 0 r 1 2 Δ G = 2.F.(E E ) RT.lnK lnk = 0 0 0 1 2 2.F.(E E ) RT K = exp 2.F.(E E ) RT 0 0 0 1 2 F = 96500 C.mol -1 K 0 298 6.10 52 D r G 0 = 300 kj.mol -1