Evolution d'un système chimique lors d'une transformation chimique
Objectifs :
Quand on étudie un système chimique, il faut
pouvoir le décrire avec précision avant la
réaction, c'est-à-dire dans son état
initial et en fin de réaction, dans son état
final.
Il faut aussi être capable de décrire quelle transformation chimique il a subie.
Il faut aussi être capable de décrire quelle transformation chimique il a subie.
1. Un système chimique
a. Définition
Lorsque le chimiste étudie une transformation
chimique, il doit avant tout définir le
système qu’il étudie,
c’est-à-dire :
→ Les conditions de réalisation de la transformation : température et pression.
→ Toutes les espèces chimiques mises en jeu : Il faut connaître leur formule brute, leur état physique (solide, liquide ou en solution dans un solvant).
→ Les quantités de matière de chacune des espèces chimiques.
Tous ces paramètres définissent l’état d’un système chimique.
→ Les conditions de réalisation de la transformation : température et pression.
→ Toutes les espèces chimiques mises en jeu : Il faut connaître leur formule brute, leur état physique (solide, liquide ou en solution dans un solvant).
→ Les quantités de matière de chacune des espèces chimiques.
Tous ces paramètres définissent l’état d’un système chimique.
b. Réactifs et produits
• Un réactif
est une espèce chimique qui est présente
à l’état initial et dont la
quantité de matière diminue au cours de
l’avancement de la réaction chimique :
→ Un réactif totalement consommé est un réactif limitant.
→ Un réactif non totalement consommé (c'est-à-dire qu’il peut être encore présent à l’état final) est dit en excès.
• Un produit est une espèce chimique qui n’est jamais présente à l’état initial mais qui apparaît au fur et à mesure de l’avancement de la réaction. La quantité de matière du produit augmente au cours d’une transformation chimique.
→ Un réactif totalement consommé est un réactif limitant.
→ Un réactif non totalement consommé (c'est-à-dire qu’il peut être encore présent à l’état final) est dit en excès.
• Un produit est une espèce chimique qui n’est jamais présente à l’état initial mais qui apparaît au fur et à mesure de l’avancement de la réaction. La quantité de matière du produit augmente au cours d’une transformation chimique.
2. Comment évolue un système chimique ?
S’il y a transformation chimique, c’est
qu’au moins un réactif ou plusieurs
réactifs vont se transformer en un ou plusieurs
produits. Le système va donc évoluer
en passant par plusieurs stades appelés
états.
Au départ, il y a l’état initial, c’est-à-dire l’instant où l’on met en contact les réactifs. Lorsque la réaction n’évolue plus, c’est l’état final.
Au départ, il y a l’état initial, c’est-à-dire l’instant où l’on met en contact les réactifs. Lorsque la réaction n’évolue plus, c’est l’état final.
a. Description de l'état initial et final
• Les conditions
expérimentales : Les grandeurs
pression et température doivent être
connues pour décrire l’état des
réactifs et des produits et pour pouvoir
reproduire la transformation chimique
ultérieurement.
• L’inventaire des espèces : Un bilan n’est complet que si l’inventaire de toutes les espèces chimiques en présence est réalisé, y compris celles qui ne réagissent pas : ce sont des composés chimiques spectateurs.
• Le bilan de matière : Il faut pouvoir connaître les quantités de réactifs mises en jeu ainsi que la quantité de produits formés. On doit aussi être en mesure de connaître la quantité de réactifs en excès qui reste après la réaction.
• L’inventaire des espèces : Un bilan n’est complet que si l’inventaire de toutes les espèces chimiques en présence est réalisé, y compris celles qui ne réagissent pas : ce sont des composés chimiques spectateurs.
• Le bilan de matière : Il faut pouvoir connaître les quantités de réactifs mises en jeu ainsi que la quantité de produits formés. On doit aussi être en mesure de connaître la quantité de réactifs en excès qui reste après la réaction.
b. Bilan de réaction décrivant
l'évolution d'un système chimique
Les éléments cités ci-dessus ayant
été rassemblés, on peut faire un
bilan de réaction qui va traduire
l’évolution du système
chimique pendant la transformation. Prenons un exemple :
la réaction de l’acide chlorhydrique
(HCl)(aq) sur le magnésium
métallique Mg(s) conduit à la
formation de l’hydrogène H2(g) et
du chlorure de magnésium
(MgCl2)(aq).
On peut dresser un tableau récapitulatif de l’évolution du système chimique :
On peut dresser un tableau récapitulatif de l’évolution du système chimique :
L'essentiel
L’état d’un système chimique
regroupe des informations sur les conditions
expérimentales (pression et température), les
différentes espèces chimiques mises en jeu et
leur quantité de matière. Un système
chimique évolue toujours d’un état
initial vers un état final quand la
réaction n’évolue plus. En fin de
réaction, on peut faire un bilan de
réaction qui traduit
l’évolution du système.
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