CHIMIE

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COURS
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(*) ksi est la lettre x en grec
Vitesses de réaction
Dans un système ouvert, les variations
de quantité de matière des différents
constituants peuvent avoir deux causes :
–les échanges avec l’extérieur ;
–les réactions chimiques.
On a alors :
n i = (n i)échange + (n i)réaction
■ Généralisation
Soit un système, siège d’une réaction chimique unique dont l’équation
peut être écrite :
| v 1 | . B 1 +|v 2| . B 2 + ... = v i . B i + v j . B j + ...
soit encore : 0 = S i v i . B i
Dans cette écriture, v i est le nombre stœchiométrique algébrique :
• v i est positif si B i est un produit de la réaction ;
• v i est négatif si B i est un réactif de la réaction.
1.3.2. Bilan de matière entre deux instants
Dans un système fermé, les variations ∆n i des quantités de matière des différents
constituants sont dues aux réactions chimiques s’y déroulant. Ces variations
∆n 1, ∆n 2, ..., ∆n i ne sont alors pas indépendantes.
Exemple :
Considérons la réaction d’équation : 0 = − N2 − 3 H 2 + 2 NH 3
se déroulant dans un système fermé .
En notant désormais x (*) l’avancement de la réaction, effectuons un bilan de
matière entre les instants de dates t et t+∆t. Établissons un tableau d’avancement
en notant ∆x la variation de l’avancement de la réaction entre t et t+∆t.
n i.B i - 1 N 2 - 3 H 2 + 2 NH 3
quantité à t = 0 n 1(0) n 2(0) n 3(0)
quantité à t n 1(0) - 1 x n 2(0) - 3 x n 3(0) + 2 x
quantité à t + Dt n 1(0) - 1 (x + ∆x) n 2(0) - 3 (x + ∆x) n 3(0) + 2 (x + ∆x)
D’après ce tableau, les variations, entre t et t+∆t, des différentes quantités de
matière sont égales à:
∆n1= n 1(t+∆t) − n 1(t) = −∆x ∆n 2= n 2(t+∆t) − n 2(t) = − 3∆x
∆n 3 = n 3(t+∆t) − n 3(t) = + 2∆x
Formons les quotients ∆ni / νi :
n1
v1
– ∆x
=
– 1
= ∆x
∆n2 – 3∆x
=
v2 – 3
= ∆x
∆n3 + 2∆x
= = ∆x
v3 + 2
Nous constatons qu’ils ont la même valeur pour tous les participants à la
réaction.
1.3.3. Avancement de réaction
■ Définition
Dans un système fermé, siège d’une réaction unique d’équation
0=vi.Bi, le quotient
i
ni
vi
est indépendant du constituant Bi considéré
; il caractérise le déroulement de la réaction dans le système étudié.
Il est appelé variation d’avancement de réaction entre t et t + Dt et noté Dx.
■ Propriétés générales
D’après cette définition :
• x dépend des nombres stœchiométriques ; x ne peut être défini qu’après écriture
de l’équation ;