L'état initial et l'état final d'un système chimique - Maxicours

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L'état initial et l'état final d'un système chimique

Objectif : Le fait de considérer qu'une réaction chimique conduit à former des produits à partir de réactifs est finalement assez réducteur. Comment décrire de manière détaillée une transformation chimique ?
1. Le système chimique

Lorsque le chimiste étudie une transformation chimique, il doit avant tout définir le système qu'il étudie, c'est-à-dire toutes les espèces chimiques mises en jeu.
Ainsi, l'étude de  la réaction de l'acide chlorhydrique sur le magnésium signifie l'étude du système comprenant : les ions hydrogène et les ions chlorure présents dans l'acide chlorhydrique et le magnésium métallique.

2. Etat d'un système chimique

S'il y a transformation chimique, c'est qu'au moins un réactif va 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.

Notons que la réaction n'évolue plus si on constate l'arrêt d'un phénomène (effervescence par exemple, changement de couleur net...) ou si lors d'une prise de mesure, la grandeur mesurée (pH...) n'évolue plus.
Dans l'exemple choisi, on constate dans l'état final que l'effervescence s'arrête avec la disparition du magnesium si l'acide a été introduit en quantité suffisante.

3. Description de l'état initial et de l'état 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.

  • 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 (les ions spectateurs par exemple).

  • Le bilan de matière : Il faut pouvoir connaître la quantité de réactif mise en jeu ainsi que la quantité de produits formés. On doit en effet connaître la quantité de réactifs en excès qui reste après réaction.

Ces éléments ayant été rassemblés on peut définir les états initiaux et finaux du système chimique. Dans notre exemple :

L'essentiel

L'état d'un système regroupe les informations sur les conditions expérimentales (pression et température) et l'inventaire de toutes les espèces chimiques dans un état physique donné ainsi que leur quantité en moles.

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