�quilibre chimique

I. R�actions compl�tes, �quilibr�es et incompl�tes.

R�action compl�te : Se d�roule jusqu'� �puisement d'un r�actif au moins.

	2 HCl     +     Ca(OH)2        CaCl2    +    2 H2O
. d�but :	0,5                  0,8             -              -
. fin :	0            0,8-0,25 = 0,55             0,25           0,5
. d�but :	0,5                 0,25                 -              -
. fin :	0                      0                     0,25              0,5

R�action impossible : Aucune transformation n'est observ�e lorsqu'on met les r�actifs en pr�sence.

                      Au   +   H₂O      

R�action �quilibr�e : Dans cette r�action, on observe une transformation, mais aucun des r�actifs ne sera �puis� totalement.

	N2     +     3 H2              2   NH3
. d�but :	0,8           0,4                       -
. �quilibre :	0,8 - x      0,4 -3x             2x

Le coefficient de x est d�termin� par le coefficient de la mol�cule � laquelle il se rapporte, lorsque l'�quation est pond�r�e.

II. Mise en �vidence d'une r�action incompl�te.

Les solutions contenues dans les berlins ci-contre ont la m�me concentration molaire, (0,1 M). La solution incolore est une solution de KSCN La solution orang�e/jaune est une solution de FeCl3

*	*	*
En rajoutant du KSCN, l'on observe que la couleur devient plus intense, il y a donc encore r�action.	En rajoutant du FeCl3, l'on observe que la couleur devient plus intense, il y a donc encore r�action.	Berlin t�moin dans lequel rien n'a �t� rajout�;

(*) les couleurs ne correspondent pas exactement � la r�alit�.

Si lorsque l'on rajoute l'un ou l'autre des deux r�actifs de d�part, la coloration change, c'est qu'il reste encore de l'autre r�actif dans la solution. Ce qui signifie que dans une r�action incompl�te aucun des r�actifs n'est �puis� totalement.

voici comment se note la r�action : FeCl₃ + KSCN   FeSCN²⁺ + KCl + 2Cl^-

Explication au niveau des mol�cules

Ce sch�ma repr�sente la composition du berlin t�moin.
L'on voit qu'en solution, toutes les esp�ces sont pr�sentes et en �quilibre !

Voyons maintenant ce qu'il se passe dans le berlin lors des diff�rentes additions.

Au d�part, avant l'ajout de KSCN, la solution contient des ions Fe3+, des ions Cl- et des mol�cules d'eau, car nous travaillons avec des solutions aqueuses.	Apr�s addition d'une quantit� x de KSCN, des ions SCN-, K+ et le complexe FeSCN apparaissent dans la solution. La totalit� des ions Fe3+ ne sont pas consomm�s et il reste des ions SCN- qui n'ont pas r�agi dans la solution.
Si l'on ajoute une nouvelle quantit� x (au total 2x) de KSCN, l'on observe que la solution devient plus rouge. En fait, des ions Fe3+ et SCN- ont r�agi afin de maintenir les concentrations en SCN- initiales. La formation de KSCN a �t� favoris�e afin de limiter l'apparition d'ions SCN- dans la solution. Tous les r�actifs n'ont pas r�agi et la r�action n'est toujours pas compl�te !	Dans une r�action �quilibr�e, et dans cette exemple, l'ensemble des ions se retrouve dans des quantit�s d�termin�es dans la solution. Il reste toujours des ions "r�actifs" non consomm�s.

 

III. �tat d'�quilibre et r�action incompl�te.

Dans un syst�me chimique � l'�tat d'�quilibre, deux r�actions inverses � vitesse �gale se d�roulent. Ce syst�me chimique est dit alors syst�me � l'�tat d'�quilibre dynamique.

Exemple : dans la r�action d�crite ci-dessus pendant qu'une partie des r�actifs deviennent 

FeScN²⁺ + KCl + 2 Cl^-, une autre r�action s'effectue au niveau des produits, ceux-ci redeviennent du FeCl₃ + KScN, les deux r�actions se produisent � la m�me vitesse, il nous semble alors que plus aucune r�action ne se fait car il n'y a pas de changement visible � l'�il nu.

Conditions d'�quilibre

- Il faut qu'il n'y ait plus de changement visible � l'�il nu.

- Il faut que le syst�me soit isol�.

- Il faut que 2 r�actions inverses simultan�es se produisent, une r�action directe qui transforme les r�actifs en produits (vert) et une r�action inverse qui transforme les produits en r�actifs (rouge).

IV. Aspect quantitatif de l'�quilibre.

Notations

	une concentration de d�part (initiale) se note : CA = 0,1 mole/L
	la concentration � l'�quilibre se note : [ A ] et [A] < 0,1 mole/L

Loi de Guldberg - Waage

La formule de la constante d'�quilibre a pu �tre mise en �vidence sur base de r�sultats exp�rimentaux.

a.A + b.B    c.C + d.D
A,B = r�actifs	a,b,c,d : coefficients st�chiom�triques.
C,D = produits

K_c = notation de la constante d'�quilibre exprim�e en fonction des concentrations.

Si K_c est grand on tend vers la r�action compl�te.

Si K_c est tr�s petit  on tend vers une r�action impossible.

Dans l'expression de K_c, on ne fait pas figurer les solides, on remplace les concentrations des solides par le chiffre [1].

Exemple :  Expression de la constante d'�quilibre de 2 Li⁺_(aq) + CO₃^2-_(aq) Li₂CO_{3 (s)}