L'étude d'une réaction chimique passe par
l'établissement d'une équation chimique.
Comment peut-on exploiter une telle équation pour
calculer à tout instant les quantités de
matière de chaque réactif qui
disparaît ? Et les quantités de
matière de chaque produit qui apparaît ?
1. Lecture de l'équation en terme de bilan de
matière
Si je considère la formation d'eau à partir
de la réaction entre le dihydrogène et le
dioxygène, je sais que :
Cette équation signifie que lorsque 2 moles de
dihydrogène réagissent avec 1 mole de
dioxygène, 2 moles d'eau apparaissent.
Il est cependant plus explicite de
coefficienter ce bilan en
introduisant une inconnue x, soit :
lorsque 2x moles de dihydrogène
réagissent avec x moles de
dioxygène, il apparaît 2x
moles d'eau.
Cette formulation permet de décrire la composition
du système à tout
instant.
2. Avancement
Dans la formulation précédente,
x sera
appelé avancement de la
réaction: x varie au
cours de la réaction chimique. Comme on peut le
constater, l'unité de l'avancement est la
mole (ce qui implique de faire un bilan de
matière en moles également).
Dans l'état initial,
l'avancement est nul donc : x = 0 mol (la
réaction n'a pas commencé) ;
En cours de réaction, l'avancement x
augmente de plus en plus. En effet, plus la
réaction « avance », plus
on consomme de réactif et plus on fabrique de
produit.
Dans l'état final,
l'avancement est maximal : x =
xmax (la réaction n'avance plus).
3. Amorce d'un bilan de matière avec l'avancement
Considérons la réaction de synthèse
de l'eau décrite par : .
On prend dans l'état initial 1,5 mole de
dihydrogène et 5 moles de dioxygène.
D'après ce qui précède, je peux
calculer, à tout instant t, la quantité de
matière de chaque réactif qui reste et la
quantité de matière de chaque produit qui
apparaît :
nt (H2) = 1,5 - 2x
[à l'instant t, 2x moles de dihydrogène ont
été consommées].
nt (O2) = 5 - x
[à l'instant t, x moles de dioxygène ont
été consommées].
nt (H2O) = + 2x [à
l'instant t, 2x moles d'eau sont apparues].
L'essentiel
L'avancement d'une réaction chimique permet de
décrire l'évolution d'un système
chimique en terme de quantité de matière.
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