Evolution des réactions chimiques - Plate

Evolution des réactions chimiques, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier
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Evolution des réactions chimiques

Evolution des réactions chimiques, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier
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A - Potentiel chimique d’un constituant d’un mélange
I – Définition du potentiel chimique d’un constituant d’un mélange:
1 – Différentielle de l’enthalpie libre du système :
On considère maintenant un système fermé mais de composition variable par suite de
l’existence d’une réaction chimique.
Les variables d’étude sont les variables de Gibbs : T, P, n
i
.
Pour une transformation élémentaire :
∑
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
=
i
i
nPT
i
nTnP
dn
n
G
dP
P
G
dT
T
G
dG
j
ii ),,(
),(),(
Par analogie avec le corps pur, on note :

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3
j
nPT
i
in
G
,,
∂
∂
= µ
et
∑
++−=
i
ii
dnVdPSdTdG µ
µ
i
est le potentiel chimique du constituant A
i
dans le mélange. C’est son enthalpie libre
molaire partielle (dans le mélange) et :
∑
=
i
ii
nG µ
(identité d’Euler)
2 – Propriétés du potentiel chimique :
),(;),(
,
,,
,
,
,,
,
PTV
n
V
P
PTS
n
S
T
imol
nPT
i
nT
i
imol
nPT
i
nP
i
j
j
j
j
=
∂
∂
=
∂
∂
−=
∂
∂
−=
∂
∂ µµ
On retrouve des relations similaires à celles du corps pur.

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II – Diverses expressions du potentiel chimique, notion d’activité:
1 – Mélange gazeux :
Pour un gaz parfait seul, on a montré que :
0
0
ln)(),(
P
P
RTTPT += µµ
(activité :
0
P
P
a=
)
Pour un gaz parfait A
i
dans un mélange, l’expression obtenue de généralise à condition
de faire appel à la pression partielle du gaz A
i
au sein du mélange :
);(ln)(),,(
0
0
∑
==+=
i
i
i
itotii
i
ii
n
n
xPxP
P
P
RTTxPT µµ
Activité : 0
P
P
ai
i=)

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2 – Cas des constituants d’un mélange idéal condensé :
Pour un corps pur seul dans sa phase condensée (liquide ou solide), on a montré que :
)(
0
T
ii
µµ =
L’activité est alors égale à 1.
3 – Cas des solutions aqueuses diluées :
Le solvant est en large excès alors que les solutés ont des concentrations faibles,
souvent inférieures à
1
.1 − Lmol
.
a – Le solvant :
Tout se passe comme si le solvant était tout seul (il « ignore » les solutés). Par
conséquent :
)(),(
0
TPT
solvantsolvant
µµ =
( 1
=
solvant
a)
L’état standard de référence est le corps pur liquide sous
barP 1
0
=
.