Chapitre 5 : État d’équilibre d’un système CONDUCTIMETRIE • La conductance G d’une solution comprise entre deux plaques conductrices parallèles de surfaces S et distantes de l est proportionnelle à S et inversement proportionnelle à l Grandeur Unités S.I. Unités usuelles S G=σ.l Conductance G Siemen (S) Siemen (S) m² cm² Surface S • La conductivité σ d'une solution électrolytique est liée à la m cm Distance L S.m-1 S.cm-1 conductance G d'une portion de cette solution par la relation : Conductivité σ σ = k.G (voir les systèmes d’unités cohérents dans le tableau ci-dessus) • La conductivité est indépendante du système de mesure et ne dépend que des caractéristiques de la solution (nature, concentrations des ions et température). • La conductivité d'une solution électrolytique peu concentrée, constituée de p ions monochargés Xi (i variant de 1 à p), de concentrations [Xi] et de conductivités molaires ioniques λi , est donnée par la relation : p σ = ∑ λi . [Xi] i =1 Unités S.I. : σ est exprimée en S • m-1 ; λi en S . m2 . mol-1 ; [Xi] en mol . m-3. • La conductivité d’une solution peut être mesurée à l’aide d’un conductimètre : celui-ci mesure la valeur de la conductance de la solution entre ses électrodes et il faut l’étalonner à l’aide d’une solution étalon, de conductivité connue (déterminer la constante de cellule k) pour en déduire la conductivité de la solution. QUOTIENT DE REACTION • On considère un système chimique en solution aqueuse, susceptible de subir une transformation modélisée la réaction d'équation : a A (aq) + b B (aq) = c C (aq) + d D (aq). Dans un état donné du système, le quotient de réaction est un nombre sans dimension, qui s'écrit : [C]c . [D]d Qr = [A]a . [B]b • S'il est réactif, le solvant eau est représenté par le chiffre 1 dans l'expression du quotient de réaction. • Dans le cas d'un système hétérogène mettant en jeu une solution aqueuse et des solides, les solides sont représentés également par le chiffre 1 dans le quotient de réaction. CONSTANTE D'EQUILIBRE • À chaque équation de réaction, on associe une constante d'équilibre K, qui ne dépend que de la température. • À l'équilibre et uniquement à l'équilibre, on a la relation: Q r , éq =K • La constante d'équilibre associée à une transformation totale a une valeur élevée (K> 1 • 104). Taux d'avancement final d'une réaction • Pour une transformation donnée, le taux d'avancement final dépend de la constante d'équilibre et de l'état initial du système chimique. COMPETENCES EXIGIBLES - Utiliser la relation liant la conductance G aux concentrations molaires effectives [Xi] des ions Xi en solution. - Savoir que, lorsque l’état d’équilibre du système est atteint, les quantités de matière n’évoluent plus, et que cet état d’équilibre est dynamique. - En disposant de l’équation d’une réaction, donner l’expression littérale du quotient de réaction Qr. - Savoir que le quotient de réaction dans l’état d’équilibre d’un système, Qr, éq, prend une valeur, indépendante de la composition initiale, qui est la constante d’équilibre associée à l’équation de la réaction. - Savoir que, pour une transformation donnée, le taux d’avancement final dépend de la constante d’équilibre et de l’état initial du système.