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Chapitre 3
La transformation chimique et sa modélisation
1-Les objectifs du chapitre
•La modélisation d'une transformation par une ou plusieurs réactions chimiques.
•les notions d'équation de réaction, constante thermodynamique d'équilibre.
•Les notions d'avancement, activité, quotient réactionnel dans le cas d'une
transformation modélisée par une seule réaction chimique.
•les critères d'évolution spontanée d'un système en transformation chimique.
Ce que je dois connaître
•Savoir écrire l'équation de la réaction qui modélise une transformation chimique
•Savoir décrire qualitativement et quantitativement un système chimique dans l'état
intial ou dans un état d'avancement quelconque.
•Savoir exprimer l'activité d'une espèce chimique pure ou dans un mélange
•Savoir exprimer le quotient réactionnel
•Savoir prévoir le sens d'évolution spontanée d'un système chimique
•Savoir identifier un état d'équilibre chimique et déterminer la composition chimique
du système dans l'état final (cas de réaction équilibrée et cas de réaction totale)
Ce que je dois savoir faire

2-Je maîtrise l’essentiel du chapitre
I-Transformation chimique et sa modélisation
0 = 
 :positif si Bi produit ; négatif si Bi réactif.
On signale en indice l’état physique des espèces intervenant : (g) constituant gazeux, (s) pour un solide, (l) pour un
liquide et (aq) pour un soluté dans le solvant eau.
•Une transformation chimique fait évoluer un système physico-chimique pris dans un état initial
vers un état final dépendant des conditions expérimentales imposées.
•Une réaction chimique est un modèle qui rend compte de l'évolution macroscopique du système
lors de la transformation chimique c'est à dire le passage des réactifs aux produits.
•L'équation-bilan est une écriture symbolique associée à la réaction qui peut se mettre sous la
forme ci-dessous:
Transformation chimique
réaction chimique
équation de réaction

II-Quotient de réaction et activité
a-Expression du quotient de réaction
Pour un système siège d’une réaction d’équation :aA +bB = cC + dD le quotient de réaction Qr (grandeur sans
dimension caractérisant l’état du système) est :
Q = 
où a(A),a(B),a(C),a(D) sont respectivement les activités de A,B,C,D.
Avec l’équation sous forme algébrique : 
Où les a(Ai) sont les activités des diverses espèces chimiques et  :positif si Bi produit ; négatif si Bi réactif.
b-Expressions des activités
Nature du constituant
Expression des activités
Constituant Ai sous forme solide ou liquide
pur
a(Ai) = 1
Solvant (ex : eau pour solution aqueuse)
a(H2O) = 1
Soluté en solution diluée (c < 5.10-2 mol.L-1)
a(X) = 
oùco = 1,00mol.L-1 et [X] est la concentration du soluté en mol/L
pour un gaz supposé parfait dans un mélange:
a(X) = P(X)/P°
Où P° = 1,00 bar et P(X) pression partielle de X (même unité que P°) ;
-pour une solide X ou un liquide X seul dans
leur phase, c'est-à-dire purs
a(X) = 1,00

III-Evolution spontanée d’un système
a-Equilibre chimique
Un système est dans un état qu’équilibre chimique si T,P, et  sont constantes et uniformes dans chaque phase du
système (à l’équilibre chimique :   )
b-Constante d’équilibre
Lors de l’évolution spontanée du système, le quotient de réaction Qr tend vers la constante d’équilibre K°(T),
caractéristique de l’équation de réaction, et qui ne dépend que de la température :
Qéq= K°(T)= 
L’expression de K°(T) en fonction des activités à l’équilibre est appelée loi de Guldberg et Waage (ou loi d’action des
masses)
c-Sens d’évolution spontanée d’un système chimique
Pour les réactions conduisant à un équilibre à l’état final, si :
 Q<K°, le système tend à évoluer dans le sens direct ou sens 1
 Q>K°, le système tend à évoluer dans le sens inverse ou sens 2
 Q=K, le système initial correspond à un état d’équilibre et il n’y a pas d’évolution.

Remarque : l’équilibre chimique est un équilibre dynamique.
IV-Avancement d’une transformation chimique
a-Avancement
Avancement molaire (ou avancement)
L’avancement (grandeur extensive, en mol) permet d’écrire l’état du système au cours de la transformation chimique.
L’avancement est nul dans l’état initial et évolue jusqu’à une valeur  (avancement final de la transformation lorsque
le système n’évolue plus macroscopiquement).
L’avancement dépend de l’écriture de l’équation- bilan car défini à partir des  :
positif la réaction évolue dans le sens direct, si négatif sens indirect.
Avancement volumique
Si le volume du système est constant, on définit l’avancement volumique :
 = 
 avancement volumique en mol.L-1.
b-Tableau d’avancement
Un tableau d’avancement permet de faire le bilan de matière de la transformation chimique dans le
système étudié.