Coefficient de partage et activité chimique

[Thêta]

Bonjour,

Dans le cas d’un transfert de A entre deux phases liquides, je n’arrive pas à trancher entre*:
1) L’activité chimique et le potentiel chimique de A sont uniformes dans les deux phases à l’équilibre
2) L’activité chimique de A n’est pas uniforme c’est uniquement le potentiel chimique de A qui est uniforme dans les deux phases à l’équilibre.

Je penche plus pour la deuxième proposition, malgré différentes références indiquant l’inverse.
Ce qui est certain c’est qu’à l’équilibre les potentiels sont égaux dans les phases I et II)

u(A,I) = u(A,II)

=> u(I,0)+RT ln a(I) = u(II,0)+RT ln a(II)

Après deux possibilités*:

1) On part du principe que le potentiel chimique standard étant défini pour le corps pur A dans le même état que celui considéré, on a u(I,0)= u(II,0)*:

RT ln a(I)= RT ln a(II) => a(I) = a(II)

Cela me semble bizarre, même si je l’ai vu écrit dans plusieurs livres de référence.

2) On part du principe que le potentiel chimique standard n’est pas le même dans les deux phases*:

u(I,0)+RT ln a(I) = u(II,0)+RT ln a(I)

On pose, K= a(I)/ a(II)

=> dG(0)=-RT ln (K)

Avec K = e^(-dG(0)/RT)

Relation bien connue pour les constantes d’équilibre.

Cela sous-entend alors que les potentiels standards u(I,0) et u(II,0) ne sont pas égaux. Donc la question porte sur la définition du potentiel standard, s’agit-il du potentiel chimique du corps pur A sous la même forme que le cas considéré (c’est-à-dire liquide), ou s’agit-il d’un potentiel chimique du corps pur en solution dans le milieu considéré à une concentration de …

Merci d’avance pour votre aide,
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[Opabinia]

Tout équilibre diphasé impliquant une espèce chimique:

A₍₁₎ = A₍₂₎

se traduit par l'égalité des potentiels chimiques: µ_A1 = µ_A2 ,
soit encore: µ°_A1 + RT.Ln(a_A1) = µ°_A2 + RT.Ln(a_A2) .

Il vient: (a_A2/a_A1) = exp(( µ°_A1 - µ°_A2)/RT) = K_(T) , constante de l'équilibre à la température considérée.

1°) Dans le cas d'un équilibre de partage, où un soluté se répartit entre deux solvants non miscibles, les activités admettent le même type d'expression:

a_A1 = [A₁]/c° , a_A2 = [A₂]/c° ,

de sorte que les deux molarités se retrouvent dans un rapport fixe, qui ne dépend que de la température:

K_(T) = [A₂]/[A₁] ;

c'est la constante de partage du soluté entre les deux solvants.

2°) Dans le cas de l'équilibre de dissolution d'un corps pur solide, l'activité de celui-ci vaut 1 par définition puisque l'on a: µ_A1 = µ°_A1 ;
et il vient: K_(T).c° = [A₂]
la concentration de l'espèce dissoute représente alors sa solubilité dans le solvant considéré, et elle dépend de la température.

3°) Dans le cas de la dissolution d'un gaz, l'activité de celui-ci devient:

a_A1 = P_A/P°

de sorte que la concentration molaire de l'espèce dissoute dans le solvant est proportionnelle à la pression partielle de la même espèce à l'état gazeux:

[A₂]/P_A = K_(T).c°/P° .

[jeanne08]

Le potentiel chimique standard d'un soluté A en solution diluée dépend du solvant. La définition de l'état standard est assez compliquée puisque c'est une solution avec c°=1 mol/L de soluté mais pour laquelle on a extrapolé des propriétés de solution diluée (à vérifier éventuellement ...mes souvenirs ne sont plus très précis) on dit que l'on fait référence à une solution de A infiniment diluée dans le solvant considéré. Ce potentiel chimique standard n'est pas celui de A pur. Bref il est évident que si A est en équilibre dans deux solvants différents les potentiels chimiques standard de A ne sont pas les mêmes mais les potentiels chimiques sont identiques.

note : dans le cas d'une solution mélange de deux liquides de A+B, si la solution est dite idéale ( A et B obéissent à la loi de Raoult ) la référence pour A est bien A liquide pur et pour ce genre de solution ( concentrée en A ) le potentiel chimique standard de A est celui de A pur quelle que soit la nature du liquide miscible B

Donc finalement il existe deux références pour l'état standard d'un soluté A selon qu'il est en solution concentrée ou en solution diluée

[Thêta]

Merci pour votre explication sur le potentiel standard.

[A voir en vidéo sur Futura]