Evolution spontanée d'un système chimique

[DJhuff]

Bonsoir, j'ai quelques questions au sujet de l'évolution spontanée d'un système chimique.

-Pourquoi la concentration d'un solide ou de l'eau n'aurait pas de sens dans l'expression du quotient de réaction et sont donc remplacées par la valeur 1 ?

J'ai la réaction suivante: CH3COOH(aq) + H2O(l) -> CH3COO-(aq) + H3O+(aq)
-Que signifie le petit l après H2O ?
-Comment peut-on en déduire que [CH3COO-] = [H3O+] ? Est-ce que les concentrations des deux produits d'une réaction sont toujours égales ?

Je vous remercie d'avance pour vos réponses et votre temps.
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[Sethy]

Bonsoir, j'ai quelques questions au sujet de l'évolution spontanée d'un système chimique.

-Pourquoi la concentration d'un solide ou de l'eau n'aurait pas de sens dans l'expression du quotient de réaction et sont donc remplacées par la valeur 1 ?

Lorsqu'on travaille en milieu aqueux et sans autres précisions, on considère que la concentration en espèces différentes de l'eau est très inférieure à celle de l'eau. L'eau pure, c'est plus de 55 moles / litres (1000g / 18g). Typiquement si on place une mole d'acide acétique dans un litre d'eau, il y aura à l'équilibre seulement 0,0043 mole convertie en H3O+. Indubitablement 0,0043 est négligeable en comparaison de 55,55 et on peut donc considérer que la concentration en eau est constante et on rentre cette constante dans la constante d'équilibre (Ka dans ce cas-ci, puisque c'est un acide).

Pour la question des phases moins dispersées (remplacé les solides par 1), j'avoue que j'ai un peu oublié le pourquoi du comment.

J'ai la réaction suivante: CH3COOH(aq) + H2O(l) -> CH3COO-(aq) + H3O+(aq)
-Que signifie le petit l après H2O ?
-Comment peut-on en déduire que [CH3COO-] = [H3O+] ? Est-ce que les concentrations des deux produits d'une réaction sont toujours égales ?

Je vous remercie d'avance pour vos réponses et votre temps.

Le petit L veut dire que l'eau est à l'état liquide.

Pour la question suivante, cela dépend. Si l'acide n'est pas trop dilué, alors on peut négliger les H30+ qui proviennent de l'eau. L'eau connait le phénomène d'autoprotolyse, ce qu'on représente souvent par :

2H2O <---> H3O+ + OH-. Dans l'eau pure, la concentration en H3O+ est évidemment égale à celle en OH- et vaut 10^-7 mol/l, ce qui correspond au pH 7.

Donc si on néglige c'est apport de l'eau, on peut en 1ère approximation poser qu'effectivement [CH3COO-] = [H3O+]. Si au contraire l'acide est très dilué, alors il faut tenir compte de l'apport de l'eau et l'égalité devient [CH3COO-]+[OH-] = [H3O+].

Ceci répond donc à ta question. Non, la concentration des deux produits n'est pas toujours égale. Il peut également arriver qu'on ajoute un autre réactif, comme par exemple de l'acétate de Sodium (CH3COONa) qui va donner un surplus de CH3COO- après dissolution.

Mais dans l'hypothèse où l'acide n'est pas trop dilué et qu'il est seul présent en solution, alors oui on peut poser que [CH3COO-] = [H3O+].

[albanxiii]

Bonjour,

J'ai déplacé en chimie.

[gts2]

Pourquoi la concentration d'un solide ou de l'eau n'aurait pas de sens dans l'expression du quotient de réaction et sont donc remplacées par la valeur 1 ?

Le terme qui apparait dans le quotient de réaction représente l'écart (*) (sous forme de log) par rapport à un état de référence.
Pour le solide pur, l'état de référence est le solide pur, donc l'écart est de 0 et log(1)=0, d'où le 1.
Pour un mélange; on a deux états de référence possible (de manière à ce que l'état actuel ne soit pas trop différent de l'état de référence)
- s'il y en a peu (soluté), l'état de référence est c0=1mol/l, et si c'est relativement dilué on peut considérer que l'écart est log(c/c0), d'où le c/c0
- s'il y en a beaucoup (solvant), l'état de référence est le corps pur et l'écart est log(x), x représentant la fraction molaire, et celle-ci vaut quasiment 1 (on rappelle la concentration de l'eau dans l'eau : 55,5 mol/L). Cela c'est en chimie des équilibres, lorsqu'on s'intéresse à disons la température de fusion, le x proche de 1 peut quand même jouer un rôle.

(*) Je peux être plus précis (écart de quoi) si nécessaire, mais au vu de la question, cela risquerait plus d'embrouiller qu'autre chose.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Kemiste]

Bonjour.

Pour compléter les réponses précédentes, la constante d'équilibres font intervenir les activités et non les concentrations. On ne remplace donc pas la concentration du solvant ou du solide par 1 mais on attribue la valeur de 1 pour les phases pures. Pour les solutions diluées ont fait l'approximation que l'activité est égale à la concentration (en mol/L) divisée par la concentration de référence de 1 mol/L (on oublie souvent cette concentration de référence). La constante d'équilibre n'a pas d'unité c'est pourquoi chaque terme doit être divisé par cette concentration de référence (une activité étant un écart comme indiqué plus haut, elle n'a pas d'unité).