CHIMIE

Sens direct ou sens 1 →
Sens inverse ou sens 2 ←
Soit la réaction d’équation :
0 = 2 NH3 – N2 – 3 H2
se déroulant dans un système fermé dont
les compositions à t = 0 et à t sont les
suivantes :
constituant
quantité à t = 0
quantité à t
•Si la réaction se fait dans le sens direct,
x est positif : n(N 2) s’annule pour x = 2
mol alors que n(H 2) est encore positif.
Donc x max = 2 mol .
•Si la réaction se déroule en sens
inverse, x est négatif : n(NH 3) s’annule
pour x = – 3 mol .
Donc x min = – 3 mol .
0
n(B i)
N2
2
2 – x
M 1
t 1
H2
8
8 – 3x
NH3
6
6+2x
Doc. 5 Les valeurs de x sont bornées.
Doc. 6 Interprétation graphique de
la vitesse de formation.
Le coefficient directeur de la tangente
à la courbe , représentative de n i(t)
au point d’abscisse t 1 est égal à la
vitesse de formation du constituant
B i à l’instant de date t 1.
t
Vitesses de réaction
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COURS
•on ne sait mesurer que des variations d’avancement de réaction ; on peut donc
fixer arbitrairement l’avancement x de la réaction à l’instant origine. Sauf mention
du contraire, nous prendrons x (t = 0) = 0 ;
• x augmente quand la transformation réelle se déroule dans le sens direct –
arbitraire – de l’équation ; x diminue quand la transformation réelle se déroule
dans l’autre sens ;
• x est homogène à une quantité de matière ; il est donc exprimé en mol (ou en
ses multiples ou ses sous-multiples).
■ Dans un système fermé, la variation de la quantité de matière ni du constituant
B i entre l’instant origine et l’instant de date t est telle que :
∆n i = n i(t) – n i(0) = v i . ∆x = v i . x
Il en résulte :
(3.2)
•Les quantités de matière étant des grandeurs positives ou nulles, les variations
de x sont bornées (doc. 5) :
x max est la plus petite valeur positive de x annulant la quantité de matière de
l’un des réactifs.
x min est la plus grande valeur négative de x annulant la quantité de matière de
l’un des produits.
•Sila réaction est totale dans le sens direct : lim
t→∞ x = xmax ; si la réaction est
totale dans le sens inverse : lim
t→∞ x = xmin .
Quand l’état final est un état d’équilibre chimique, où coexistent réactifs et
produits de la réaction, x reste compris entre les bornes xmin et xmax .
2 Vitesse de réaction pour un système
fermé
2.1 Vitesses
n i(t) = n i(0) + v i . x , soit dn i = v i . dx
Pour s’entraîner : ex. 4 et 5
2.1.1. Vitesses de formation et de disparition d’un corps
Soit un système fermé, siège d’une ou plusieurs transformations chimiques ;
soit n i = n(B i) la quantité de matière du constituant B i.
La vitesse de formation fB i du constituant chimique B i est égale à la
dérivée temporelle de sa quantité de matière ; sa vitesse de disparition
dB i est l’opposée de sa vitesse de formation.
dn(Bi )
dn(Bi )
fBi (t) = + ; dBi (t) = – (3.3)
dt
dt
Ces définitions sont indépendantes de l’écriture des équations.
Ces vitesses sont algébriques et sont donc définies quels que soient les rôles
(réactif ou produit) tenus par le constituant considéré dans les réactions : si ce
constituant est produit par les réactions, sa quantité de matière augmente et sa
vitesse de formation est positive (doc. 6) ; s’il est consommé, sa vitesse de formation
est négative.
© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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