Fiche de révision : Évolution d’un système chimique

📋 Plan du Cours

1. Évolution des quantités de matière
2. Avancement d’une transformation chimique
3. Tableau d’avancement
4. Transformation totale et réactif limitant
5. Mélange stœchiométrique
6. Avancement final et transformation non totale

📖 1. Évolution des quantités de matière

★ À maîtriser

• Lors d’une transformation chimique, les quantités de matière des réactifs diminuent, celles des produits augmentent et celles des espèces spectatrices restent constantes.

Compléments

• Les quantités de réactifs consommées et de produits formées sont proportionnelles aux nombres stœchiométriques de l’équation bilan.

• Pour $I_2 + 2S_2O_3^{2-} \rightarrow 2I^- + S_4O_6^{2-}$, la disparition de 0,10 mol de $I_2$ consomme 0,20 mol de $S_2O_3^{2-}$ et forme 0,20 mol de $I^-$ et 0,10 mol de $S_4O_6^{2-}$.

💡 Astuce mémo

Réactifs consommés, produits formés, spectateurs inchangés

📖 2. Avancement d’une transformation chimique

🔑 Notions clés & Définitions

• Avancement : L’avancement, noté x et exprimé en mole, décrit l’évolution des quantités de matière des réactifs et des produits au cours d’une transformation chimique.

📝 Points essentiels

• L’avancement vaut 0 mol à l’état initial et augmente jusqu’à l’avancement final lorsque la composition du système n’évolue plus.

• Pour une espèce de coefficient stœchiométrique 1 dans l’équation, l’avancement est égal à la quantité de matière de produit apparue.

• Pour la réaction $I_2 + 2S_2O_3^{2-} \rightarrow 2I^- + S_4O_6^{2-}$, les variations sont $n(S_4O_6^{2-})=x$, $n(I^-)=2x$, $n(I_2)=n_i(I_2)-x$ et $n(S_2O_3^{2-})=n_i(S_2O_3^{2-})-2x$.

📖 3. Tableau d’avancement

🔑 Notions clés & Définitions

• Tableau d’avancement : Récapitulatif des quantités de matière des réactifs et des produits à l’état initial, à un état intermédiaire en fonction de x et à l’état final en fonction de x_max.

📝 Points essentiels

• Un tableau d’avancement précise l’équation de réaction, les quantités initiales des réactifs et des produits, puis les quantités intermédiaires et finales exprimées selon l’avancement.

• Pour $I_2 + 2S_2O_3^{2-} \rightarrow 2I^- + S_4O_6^{2-}$, les quantités intermédiaires sont $n_i(I_2)-x$, $n_i(S_2O_3^{2-})-2x$, $2x$ et $x$ pour les espèces dans l’ordre de l’équation.

📖 4. Transformation totale et réactif limitant

🔑 Notions clés & Définitions

• Transformation totale : Transformation qui s’arrête lorsqu’un de ses réactifs a été entièrement consommé.
• Réactif limitant : Réactif entièrement consommé à l’état final et qui stoppe la transformation.
• Avancement maximal : L’avancement maximal $x_{\text{max}}$ est la plus petite valeur de l’avancement qui annule la quantité de matière d’un des réactifs lors d’une transformation totale.
• Réactif en excès : Réactif qui n’est pas totalement consommé à l’état final.

📝 Points essentiels

• Pour déterminer $x_{\text{max}}$ sans connaître le réactif limitant, on résout les équations d’annulation de chaque réactif et on retient la plus petite valeur obtenue.

📖 5. Mélange stœchiométrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Mélange stœchiométrique : Mélange dans lequel tous les réactifs sont totalement consommés à l’état final.

📝 Points essentiels

📐 Formule - Pour la réaction $I_2 + 2S_2O_3^{2-} \rightarrow 2I^- + S_4O_6^{2-}$, un mélange stœchiométrique vérifie $\frac{n_i(I_2)}{1}=\frac{n_i(S_2O_3^{2-})}{2}=x_{\text{max}}=\frac{n_f(I^-)}{2}=\frac{n_f(S_4O_6^{2-})}{1}$.

📖 6. Avancement final et transformation non totale

★ À maîtriser

📌 Une transformation est totale si $x_{\text{final}}=x_{\text{max}}$ et non totale si $x_{\text{final}}<x_{\text{max}}$.

Compléments

• L’avancement final $x_{\text{final}}$ peut être déterminé à partir de mesures expérimentales.

💡 Astuce mémo

x_final = x_max : totale ; x_final < x_max : non totale