Conditions standard d'une réaction chimique

[rinpoche]

Bonjour,

On considère la réaction de Deacon : 4 HCl(g) + O2(g) = 2 H2O(g) + 2 Cl2(g)
On demande si cette réaction est thermodynamiquement possible dans les conditions standard à la température de 298,15K et on donne les enthalpies standard de formation et les entropies standard des espèces chimiques à cette température.
Pour répondre à cette question, je dois donc calculer la variation d'énergie de Gibbs standard et conclure en fonction du signe obtenu. Par contre, je ne suis pas sûr de moi en ce qui concerne les états intial et final considérés.
D'après ce que je comprends des conditions standard, je dirai ceci :
- Système = milieu réactionnel.
- Etat initial : HCl(g) + O2(g) à 298,15K, sous P=1bar, non mélangés, considérés comme des gaz parfaits, mis dans les proportions stoechiométriques (4 fois plus de chlorure d'hydrogène que de dioygène).
- Etat final : H2O(g) + Cl2(g) à 298,15K, sous P=1bar, non mélangés, considérés comme des gaz parfaits, obtenus dans les proportions stoechiométriques (même nombre de moles) : cela reviendrait donc à considérer que la réaction est totale.
- Entre ces 2 états : P, T et les quantités de matière n(i) varient (réaction monotherme et monobare).

C'est bien ça ?
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[gts2]

Bonjour,

L'état final n'a rien à voir ici, on se donne un état (vous pouvez le considérez comme initial) et on cherche à savoir si dans cet état, la réaction a lieu (pour conduire éventuellement à un état final, mais la question n'est pas là).

Les coefficients stoechiométriques non plus n'ont rien à voir ici, puisque ceux-ci concerne comment la réaction a lieu, ce qui va se passer ... et pour le moment on n'en est pas là.

Donc en résumé, il n'y qu'un état (qui dans le cas présent est standard) et on cherche à savoir si la réaction peut avoir lieu dans le sens direct.

Remarque de vocabulaire : ce n'est pas "la variation d'énergie de Gibbs" mais l'énergie de Gibbs de réaction.

[rinpoche]

Merci pour votre réponse... qui amène à d'autres questions

D'après ce que vous dîtes, il ne s'agit pas de calculer une variation d'énergie de Gibbs entre 2 états mais de calculer l'énergie de Gibbs G=H-TS du système dans un état quelconque du point de vue des quantités de matières. L'important est que dans cet état fictif, la pression vaille 1 bar, T = 298,15K, et que chaque espèce est considérée pure et sous forme de gaz parfait. C'est bien ça ?
Et si je veux, je peux considérer comme état : H2O(g)+Cl2(g) ?

[gts2]

Non, ce n'est pas ce que j'ai dit.

Il ne s'agit pas de calculer l' "enthalpie libre d'un système" mais de calculer l' "enthalpie libre de réaction" de la réaction (sic!) considérée, comme d'ailleurs vous l'avez-dit vous même (au problème de vocabulaire près).

Pour ce qui est des espèces vous n'avez pas à vous en préoccuper, puisque l'enthalpie libre de réaction dans l'état standard est tout bêtement l'enthalpie libre de réaction standard.

Pour répondre quand même à votre question, il faut, puisqu'on a affaire à des gaz, que chacun des gaz (HCl, O2, H2O et Cl2) soit à la pression P=1bar.

[A voir en vidéo sur Futura]

[rinpoche]

Il ne s'agit pas de calculer l' "enthalpie libre d'un système" mais de calculer l' "enthalpie libre de réaction" de la réaction (sic!) considérée

ça doit être là "un de mes nombreux problèmes" de compréhension : pour moi, considérer une réaction chimique, c'est forcément considérer un système chimique (fictif ou pas) et donc que tout calcul de grandeurs thermodynamiques est associé à un système chimique particulier...

[gts2]

Non, c'est moi qui me suis mal exprimé : l'enthalpie libre de réaction n'est pas la variation de l'enthalpie libre mais cela n'implique pas que cette enthalpie de réaction ne dépende du système chimique.

Si on revient à la base : , xx désignant la partie non chimique.
La variation de G du système (dG en joule) est le produit de l'enthalpie libre de réaction (en joule/mole, donc pas la même unité) fois l'avancement et dépend bien sûr du système considéré (je suppose que vous avez vu ce qui implique bien la dépendance).

"tout calcul de grandeurs thermodynamiques est associé à un système chimique particulier"
Cela demanderait à être précisé (quelles grandeurs de nouveau, celles du système ou celles de la réaction), mais disons oui.
Mais ici le système est très simple : état standard, donc Q=1,

[rinpoche]

état standard, donc Q=1

Ah bon ? en quoi l'état standard implique cela ? pour moi, état standard signifie P=1bar, espèces chimiques non mélangées, comportement idéal. Mais rien sur les quantités de matière...

[gts2]

Les grandeurs de réactions ne dépendent pas des quantités de matière, par définition ce sont des grandeurs intensives.

Pour ce qui est de Q, il dépend pour les gaz en effet de la pression, là encore grandeur intensive. Donc Q ne dépend pas non plus des quantités de matière.

Par définition dans l'état standard l'activité a_i de l'espèce vaut 1 (par exemple pour les gaz a=P/P₀=1) et comme , Q=1.

Ceci étant, ce n'est peut-être pas ce que voulez dire avec dépend de la quantité de matière, donc à préciser si j'ai mal compris.

[gts2]

Pour prendre un exemple, on va prendre votre sujet :
Dans l'état standard P(HCl)=P(O2)=P(H2O)=P(Cl2)=1ba r et Q=1.

[rinpoche]

Merci, je comprends mieux maintenant. La thermo gagnerait plus en clarté si elle n'utilisait pas le symbole delta à tort et à travers. Delta devrait être réservé pour des variations de grandeurs uniquement...

[gts2]

En thermochimie, les notations sont relativement claires : , variation d'enthalpie libre G et enthalpie libre de réaction (le r en indice).
Ainsi que , transfert thermique élémentaire comparé à , différentielle de G