Interprétation microscopique de l'état d'équilibre d'un système
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Comment expliquer microscopiquement cette « non évolution » ? Pourquoi représente-t-on cet équilibre par le signe « = » dans les équations des transformations ?
Dire qu'une réaction chimique a lieu entre A et
B signifie qu'après leur rencontre dans un
solvant, il se forme deux nouvelles entités C
et D.
Les liaisons chimiques ont été rompues pour
passer de (A + B) à (C +
D).
Ce sont les chocs efficaces qui conduisent à ces ruptures, c'est-à-dire à la réaction chimique, mais il existe des chocs élastiques qui ne modifient pas les liaisons.
Plus la concentration des espèces est grande, plus la probabilité de rencontres et de chocs efficaces sera grande, plus la réaction sera efficace.
Au cours du temps l'augmentation de l'avancement de
cette réaction a pour conséquences :
- La diminution
des quantités des espèces A et
B, ainsi que du nombre de chocs
efficaces entre elles, donc la diminution de
v1.
- L'augmentation des quantités des espèces C et D, ainsi que du nombre de chocs efficaces entre elles, donc l'augmentation de la vitesse de réaction v2 dans le sens inverse (2) : C + D = A + B.
Lorsque v1 = v2, la quantité de matière, par exemple de A, consommée par la réaction directe (1) sera égale à la quantité formée au cours de la réaction inverse (2) : donc les concentrations chimiques ne varient plus.
Le système n'évolue donc plus mais n'est pas figé car l'agitation thermique est intense car les deux réactions inverses ont lieu en même temps et à la même vitesse.
C'est ce qu'on appelle un état d'équilibre dynamique :
C + D = A + B (2).
A notre échelle, le système ne semble pas évoluer car les grandeurs observables telle que la température ou le pH ne changent plus même si l'agitation microscopique existe du fait des deux réactions simultanées.
A l'état d'équilibre d'un système chimique dont l'évolution est représentée par l'équation: A + B = C + D.
Il disparaît, à chaque instant, autant
d'entités par la réaction direct (1) qu'il en
apparaît par la réaction inverse (2) :
En effet les deux réactions inverses s'équilibrent l'une l'autre car elles se produisent à la même vitesse : c'est l'état d'équilibre dynamique.
Les quantités de matière seront donc constantes, à une température et une pression donnée, le signe « = » sera alors utilisé systématiquement pour toute équation de transformation à moins de démontrer que la réaction est quasi totale et mettre une flèche -> dans l'équation bilan.
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