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Physique-Chimie

Chimie

Introduction à l'équilibre chimique

Dans cette vidéo, nous abordons le concept de rupture d'équilibre dans le cadre de la réaction de dissolution du chlorure d'argent (AgCl). La constante d'équilibre (Ks) de cette réaction est donnée comme étant égale à 10 puissance moins 10. Nous ne pouvons pas raisonner uniquement en termes de concentration car AgCl est un solide et ne peut donc pas être exprimé en concentration. Nous utilisons donc l'avancement d'équilibre (Ψeq) pour résoudre ce problème. Pour trouver Ψeq, nous utilisons un tableau d'avancement dans lequel nous déterminons les concentrations d'Ag+ et de Cl- à l'équilibre, qui sont respectivement Ψeq/V. En utilisant la loi d'action des masses, nous obtenons finalement Ψeq = C0V * racine carrée de Ks, soit Ψeq = 10 puissance moins 6 mol. Nous démontrons ensuite que pour atteindre l'équilibre, la quantité initiale de matière (Ni) doit être supérieure ou égale à Ψeq. Si Ni est inférieur à Ψeq, l'équilibre ne peut pas être atteint. Finalement, nous proposons un exemple de condition initiale pour lequel l'équilibre est atteint (Ni = Ψeq), ainsi qu'un exemple pour lequel l'équilibre n'est pas atteint (Ni < Ψeq). Il est important de comprendre que l'équilibre chimique dépend des conditions initiales et que différentes ruptures d'équilibre peuvent être observées en fonction de ces conditions. Merci de nous avoir suivi et à bientôt !

Bonjour à tous, c'est Matisse de Studio, et dans cette vidéo, on va parler de rupture d'équilibre. Considérons la réaction de dissolution du plurium d'argent qui nous est donné juste ici. AgCl solide donne Ag plus Aq plus Cl moins Aq. Sa constante d'équilibre vaut Ks qui est égale à 10 puissance moins 10, et on se place dans 100 millilitres de solution. Question 1, pourquoi est-il impossible ici de raisonner uniquement en concentration ? Effectivement, on a Ag plus et Cl moins qui peuvent tout à fait s'exprimer via leur concentration, mais AgCl c'est un solide, on ne peut pas exprimer une telle concentration pour un solide, ça ne veut rien dire. Donc finalement, de par le fait que AgCl soit solide, on ne peut pas raisonner uniquement en termes de concentration. Alors, ce n'est pas grave, on va passer plutôt par l'avancement. C'est quand même une grandeur qui relie tous les états, que ce soit aqueux, gazeux ou solides. Et donc, il faut ici déterminer l'avancement d'équilibre Ψeq en appliquant la loi d'action des masses. Donc, comment est-ce qu'on peut retrouver Ψeq, sachant que la seule chose que l'on dispose, c'est la constante d'équilibre Ks ? Eh bien, pour ça, on a un petit indice, vu qu'on doit déterminer l'avancement d'équilibre, ou même en général, lorsque l'on va faire un travail, on se souvient, sur les concentrations, eh bien, très très souvent, quand ce n'est pas un titrage ou un dosage, on passe par un tableau d'avancement. Alors, le tableau d'avancement, il nous est donné juste ici. Donc, si l'on le dresse à l'équilibre, on a Ni moins Ψeq de AgCl, Ψeq de Ag plus et Ψeq de Cl moins. Donc, pour exprimer la constante d'équilibre Ks, à partir de ce tableau d'avancement que l'on a posé, c'est des grandeurs qu'on a posées arbitrairement, eh bien, on se rappelle, on doit exprimer les concentrations de Ag plus à l'équilibre et de Cl moins à l'équilibre. C'est donc Ψeq divisé par V. Et finalement, par loi d'action des masses, on a Ks qui est égale au produit des activités, divisé par 1, puisque l'activité du solide, on le rappelle, c'est 1. Et donc finalement, Ks, c'est Ψeq sur C0V au carré. Et à partir de là, c'est bon, on a tout ce qu'il faut pour exprimer Ψeq. C'est donc C0V fois la racine carrée de Ks. Et donc, Ψeq, en passant à l'application numérique, c'est tout simplement 10 puissance moins 6 mol. Très bien. Alors, dans le cas de l'équilibre, on a Ψeq qui vaut 10 moins 6. Alors, est-ce qu'on peut raisonner dessus ? Eh bien, la question 3 nous demande de proposer un exemple de condition initiale, donc bien sûr en raisonnant en quantité de matière en Ag et Cl, pour laquelle l'équilibre est atteint. Il faut déterminer les concentrations finales dans ce cas. Alors, en fait, pour commencer cette question, c'est plus simple de raisonner à l'envers. Dans quel cas est-ce que l'équilibre ne serait pas atteint ? Eh bien, si l'on suit l'avancement via le tableau, Eh bien, Ψeq va augmenter, et on va consommer du Ag et Cl, jusqu'à ce qu'il atteigne 10 moins 6 mol. C'est ça qu'on a déterminé dans la question précédente. Sauf que si on part d'une quantité de matière initiale en Ag et Cl qui est inférieure à 10 puissance moins 6 mol, eh bien on n'arrivera pas à l'état d'équilibre, on s'arrêtera en plein milieu, puisqu'on n'aura pas assez de réactifs pour atteindre l'état d'équilibre, qui est situé à 10 moins 6 mol. Donc au final, la condition pour atteindre l'équilibre chimique, c'est que Ni soit supérieur ou égal à Ψeq. Et donc, dans ce cas, on a effectivement atteint l'état d'équilibre, et la quantité de matière en Ag plus finale, et la quantité de matière en Cl moins finale, c'est égal à Ψeq, tout simplement. Et donc, maintenant, question 4, effectivement, l'opposé, propose un exemple de condition initiale pour laquelle il n'est pas possible d'atteindre l'équilibre, et déterminer les quantités de matière finales dans ce cas. Bien sûr, pour un exemple, on aurait pu prendre Ni, ici, qui vaut 10 moins 4 mol, par exemple. Mais dans le cas où l'équilibre n'est pas atteint, eh bien, ça veut dire que Ni est strictement inférieur à Ψeq. Donc par exemple, si on prend une quantité de matière initiale de 10 moins 7 mol, eh bien, ici, combien est-ce qu'on aura formé de Ag plus et de Cl moins ? Eh bien, on aura ici plus de AgCl, ça voudrait dire que l'avancement est égal à Ni, et donc on aura formé Ni en quantité de matière de Ag plus et Ni de Cl moins. Donc voilà, c'est vraiment un beau raisonnement sur la manière dont un équilibre peut être atteint. Attention, l'équilibre n'est pas toujours atteint, ça dépend des conditions initiales qu'il faut bien regarder scrupuleusement, et puis à partir de là, on peut raisonner sur différentes ruptures d'équilibre. Merci beaucoup d'avoir suivi cette vidéo, et puis à bientôt !

Rupture d'équilibre

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