evolution spontannee dans un systeme chimique
equilibre chimique
reaction totale
reaction non totale
presence de tous les reactifs et produits a l'etat finale --> en equilibre chimique
la transformation cesse lorsque l'un des reactifs s'epuise (limitant)
modele de l'equilibre dynamique
le systeme est a l'etat d'equilibre dynamique si la vitesse de disparition de chaque espece chimique est egale a sa vitesse d'apparition
vitesse de disparition
vitesse d'apparition
dans le sens direct de la reaction, disparition des reactifs et formation des produits.
vitesse volumique: v1 = - d[A]/dt
dans le sens indirecte de la reaction, disparition des produits et formation des reactifs
vitesse volumique: v-1 = d[A]/dt
si v1=v-1 --> d[A]/dt=0 --> [A] cte --> reaction terminee, donc a l'etat d'equilibre
evolution d'un systeme
quotient de reaction
aA + bB <--> cC + dD on a, le quotient Qr = (C^c + D^d)/(A^a +B^b) (ts divises par C0 = 1 mol/L
ATTENTION: ne pas inclure les solides ni solvants de la reaction dans Qr
a l'etat d'equilibre, on a:
la constante d'equilibre K(t) = Qr(f), c'est la meme formule de Qr, mais on utilise les concentrations finales
Qr evolue jusqu'a atteindre K(t) et leur comparaison permet de determiner l'evolution spontannee du systeme
Qr,i>K(t): evo vers le sens indirecte, C et D consommes et A et B formes
Qr,i<K(t): evo vers le sens directe, A et B consommes et C et D formes
pile electrochimique
taux d'avancement final: Tf = xf/xmax
<1 pour transformation total
=1 pour reaction non totale
constitution
`
a
fkf
2 demi piles formees chacune d'un oxydant et reducteur d'un couple oxydoreducteur et d'une electrode
electrode: barreau de metal plongee dans son ion
pont salin: relie les 2 electrodes et ferme le circuit.. Il contient des ions de chaque cote, dans une solution gelifie et qu'il transmet a chaque cote de la pile pour assure l'electroneutralite
savoir le sens du courant en branchant un voltmetre, si la valeur affichee est negative, il faut echanger les fiches. La borne V, est liee vers la borne positive de la pile, et la borne COM vers la borne negative.
fonctionnement
des electrons circulent dans le fil conducteur lie aux 2 electrodes.
des ions circulent dans le pont salin pour assurer l'electroneutralite et remplacer la charge perdue de chaque cote
borne+: cathode: reduction: gain d'electrons, si la solution est colore, elle s'eclaircit et le volume de la lame immergee grandit
born -: anode: oxydation: perte d'electrons. Si solution est coloree, esllle devient plus foncee, et la lamme submergee retraicit
courant circule de + vers - et electrons de borne - vers +
usure
empilement de diff metaux separes par des electolytes
transformation de l'energie chimique en energie electrique
l'usage se fait lorsque l'oxydant de la borne + diminue, et le reducteur de - augmente.
une pile suit une evolution spontannee jusqu'a atteindre l'equilibre. Quand elle atteint cet etat, la reaction s'arrete, I et U = 0, la pile est dit usee.
capacite
Q= I x delta t avec delta t etant la duree de vie de la pile. Cette formule est valable si I est constante pdt delta t.
Q est en coulombs C, I en A et t en s
depend des quantites de reactifs a l'etat initial
Q= charge elect qui circule pdt la duree du fonctionnement de la pile
on ajoute une colonne au tableau d'avancement pour determiner la quantite de matiere d'electrons echanges (voir tableau p186)
charge electrique molaire:Qm constante de Faraday, F:
Qm=e x Na(constante d'avogadro)=9,65 x 10^4C/mol
donc: Q= n1n2(rap stoech) xf.F = z.xf.F
avec z=n1n2: nb d'e echanges,
xf: avancement final
F constant de faraday (Qm), valeure absolue de ;a charge molaire des electrons
couple oxydant reducteurs usuels
eau de javel, O2, Cl2, acide absorbique (vitamine C), H2, et metaux M (voir p187)