Chimie · Médecine, pharmacie & dentaire — 1ère année Pharmacie

Équilibres chimiques

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Un système chimique est en équilibre lorsque les concentrations des réactifs et des produits ne varient plus au cours du temps. La réaction est dite réversible : $aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$ . Le quotient de réaction est défini par : $Q_r = \frac{[C]_{eq}^c \cdot [D]_{eq}^d}{[A]_{eq}^a \cdot [B]_{eq}^b}$ . À l'équilibre, $Q_{r,eq} = K(T)$ , où $K$ est la constante d'équilibre qui ne dépend que de la température.

Méthodes à maîtriser

Établir le tableau d'avancement pour exprimer les concentrations à l'équilibre en fonction de $x_{eq}$ .
Utiliser la relation $K = \frac{x_{eq}^2}{(n_0 - x_{eq})^2}$ pour une réaction type $A+B \rightleftharpoons C+D$ avec $n_0$ initial.
Calculer le taux d'avancement final $\tau = \frac{x_{eq}}{x_{max}}$ pour déterminer si la réaction est totale ( $\tau=1$ ) ou limitée ( $\tau < 1$ ).

Exemples corrigés

Soit $CH_3COOH + C_2H_5OH \rightleftharpoons CH_3COOC_2H_5 + H_2O$ . Si $n_0 = 1$ mol pour chaque réactif, et $x_{eq} = 0,67$ mol, alors $K = \frac{0,67^2}{(1-0,67)^2} = 4$ .

Erreurs fréquentes

Oublier que l'eau (solvant) n'apparaît pas dans l'expression de $Q_r$ si elle est en large excès.
Confondre $Q_r$ (à tout instant) et $K$ (à l'équilibre).
Négliger l'influence de la température sur la valeur de $K$ .

L'essentiel du cours

Un système chimique est en équilibre lorsque les concentrations des réactifs et des produits ne varient plus au cours du temps. La réaction est dite réversible : $aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$. Le quotient de réaction est défini par : $Q_r = \frac{[C]{eq}^c \cdot [D]{eq}^d}{[A]{eq}^a \cdot [B]{eq}^b}$. À l'équilibre, $Q_{r,eq} = K(T)$, où $K$ est la constante d'équilibre qui ne dépend que de la température.

Méthodes à maîtriser

Établir le tableau d'avancement pour exprimer les concentrations à l'équilibre en fonction de $x_{eq}$.
Utiliser la relation $K = \frac{x_{eq}^2}{(n_0 - x_{eq})^2}$ pour une réaction type $A+B \rightleftharpoons C+D$ avec $n_0$ initial.
Calculer le taux d'avancement final $\tau = \frac{x_{eq}}{x_{max}}$ pour déterminer si la réaction est totale ($\tau=1$) ou limitée ($\tau < 1$).

Exemples corrigés

Soit $CH_3COOH + C_2H_5OH \rightleftharpoons CH_3COOC_2H_5 + H_2O$. Si $n_0 = 1$ mol pour chaque réactif, et $x_{eq} = 0,67$ mol, alors $K = \frac{0,67^2}{(1-0,67)^2} = 4$.

Erreurs fréquentes

Oublier que l'eau (solvant) n'apparaît pas dans l'expression de $Q_r$ si elle est en large excès.
Confondre $Q_r$ (à tout instant) et $K$ (à l'équilibre).
Négliger l'influence de la température sur la valeur de $K$.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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🎯 Équilibres chimiques

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La constante d'équilibre $K$ dépend de :

❓ Questions fréquentes

Est-ce que K change si on ajoute un catalyseur ?

Non, le catalyseur accélère la réaction pour atteindre l'équilibre plus vite, mais il ne modifie pas la valeur de $K$ .

💡 À retenir : $K$ ne dépend que de la température.

Non, le catalyseur accélère la réaction pour atteindre l'équilibre plus vite, mais il ne modifie pas la valeur de $K$.

💡 À retenir : $K$ ne dépend que de la température.

Wach l'eau dima kanktabouh f Qr ?

Non, si l'eau est le solvant, son activité est considérée égale à 1, donc elle n'apparaît pas dans l'expression de $Q_r$ .

💡 À retenir : Solvant = activité 1.

Non, si l'eau est le solvant, son activité est considérée égale à 1, donc elle n'apparaît pas dans l'expression de $Q_r$.

💡 À retenir : Solvant = activité 1.

Kifach n3ref wach tafa3ol 3kous ?

Un équilibre chimique est toujours réversible. On le note avec une double flèche $\rightleftharpoons$ dans l'équation.

💡 À retenir : Double flèche = équilibre = réaction réversible.

Un équilibre chimique est toujours réversible. On le note avec une double flèche $\rightleftharpoons$ dans l'équation.

💡 À retenir : Double flèche = équilibre = réaction réversible.

Est-ce que K dépend de la concentration initiale ?

Non, $K$ est une constante thermodynamique qui dépend uniquement de la température.

💡 À retenir : $K = f(T)$ uniquement.

Non, $K$ est une constante thermodynamique qui dépend uniquement de la température.

💡 À retenir : $K = f(T)$ uniquement.

Est-ce que les solides interviennent dans Qr ?

Non, les espèces solides pures ont une activité égale à 1 et n'apparaissent pas dans l'expression de $Q_r$ .

💡 À retenir : Seules les espèces en solution ou gazeuses interviennent.

Non, les espèces solides pures ont une activité égale à 1 et n'apparaissent pas dans l'expression de $Q_r$.

💡 À retenir : Seules les espèces en solution ou gazeuses interviennent.

Comment savoir si une réaction est totale ?

Calcule le taux d'avancement final $\tau = x_{eq} / x_{max}$ .
Si $\tau$ est proche de 1, la réaction est considérée comme totale.
Si $\tau < 1$ , la réaction est limitée (équilibre chimique).

💡 À retenir : $\tau = 1$ signifie réaction totale.

Calcule le taux d'avancement final $\tau = x_{eq} / x_{max}$.
Si $\tau$ est proche de 1, la réaction est considérée comme totale.
Si $\tau < 1$, la réaction est limitée (équilibre chimique).

💡 À retenir : $\tau = 1$ signifie réaction totale.

C'est quoi la différence entre Qr et K ?

$Q_r$ est une grandeur instantanée : elle change au fur et à mesure que la réaction progresse.
$K$ est une constante propre à la réaction à une température donnée.
À l'équilibre, $Q_r$ devient égal à $K$ .

💡 À retenir : $Q_r$ est variable, $K$ est fixe pour une température donnée.

$Q_r$ est une grandeur instantanée : elle change au fur et à mesure que la réaction progresse.
$K$ est une constante propre à la réaction à une température donnée.
À l'équilibre, $Q_r$ devient égal à $K$.

💡 À retenir : $Q_r$ est variable, $K$ est fixe pour une température donnée.

Kifach n7seb x{eq} ila 3tani K ?

Écris l'expression de $K$ en fonction de $x_{eq}$ à partir du tableau d'avancement.
Résous l'équation algébrique obtenue (souvent une équation du second degré).
Garde la valeur de $x_{eq}$ qui est physiquement possible ( $0 < x_{eq} < x_{max}$ ).

💡 À retenir : Utilise toujours le tableau d'avancement pour exprimer les quantités de matière.

Écris l'expression de $K$ en fonction de $x_{eq}$ à partir du tableau d'avancement.
Résous l'équation algébrique obtenue (souvent une équation du second degré).
Garde la valeur de $x_{eq}$ qui est physiquement possible ($0 < x_{eq} < x_{max}$).

💡 À retenir : Utilise toujours le tableau d'avancement pour exprimer les quantités de matière.

Chno hiya l'utilité dyal Qr f l'examen ?

Il permet de prédire le sens d'évolution spontanée du système en comparant $Q_{r,i}$ à $K$ .
Si $Q_{r,i} < K$ , le système évolue dans le sens direct.
Si $Q_{r,i} > K$ , le système évolue dans le sens inverse.

💡 À retenir : La comparaison $Q_{r,i}$ vs $K$ donne le sens d'évolution.

Il permet de prédire le sens d'évolution spontanée du système en comparant $Q_{r,i}$ à $K$.
Si $Q_{r,i} < K$, le système évolue dans le sens direct.
Si $Q_{r,i} > K$, le système évolue dans le sens inverse.

💡 À retenir : La comparaison $Q_{r,i}$ vs $K$ donne le sens d'évolution.

Pourquoi on utilise souvent le pH pour trouver x{eq} ?

Le pH permet de calculer la concentration en ions oxonium $[H_3O^+]_{eq} = 10^{-pH}$ , ce qui donne directement $x_{eq}$ via le tableau d'avancement.

💡 À retenir : $pH \rightarrow [H_3O^+] \rightarrow x_{eq}$ .

Le pH permet de calculer la concentration en ions oxonium $[H_3O^+]{eq} = 10^{-pH}$, ce qui donne directement $x{eq}$ via le tableau d'avancement.

💡 À retenir : $pH \rightarrow [H_3O^+] \rightarrow x_{eq}$.

Qu'est-ce qu'un état d'équilibre dynamique ?

C'est un état où les vitesses des réactions directe et inverse sont égales, rendant les concentrations macroscopiques constantes.

💡 À retenir : Vitesse directe = Vitesse inverse.

Est-ce que K peut être négatif ?

Non, $K$ est un rapport de concentrations (ou activités) élevées à des puissances, donc $K$ est toujours positif.

💡 À retenir : $K > 0$ toujours.

Non, $K$ est un rapport de concentrations (ou activités) élevées à des puissances, donc $K$ est toujours positif.

💡 À retenir : $K > 0$ toujours.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

On mélange 0,1 mol d'acide éthanoïque et 0,1 mol d'éthanol. À l'équilibre, il reste 0,033 mol d'acide. Calculer $K$ .

Exercice 1

On mélange 0,1 mol d'acide éthanoïque et 0,1 mol d'éthanol. À l'équilibre, il reste 0,033 mol d'acide. Calculer $K$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Soit $A + B \rightleftharpoons C + D$ avec $K=1$ . On introduit 1 mol de A et 1 mol de B. Déterminer $x_{eq}$ .

Exercice 2

Soit $A + B \rightleftharpoons C + D$ avec $K=1$. On introduit 1 mol de A et 1 mol de B. Déterminer $x_{eq}$.

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Exercice 3

Un système a $Q_{r,i} = 10$ et $K = 100$ . Dans quel sens évolue-t-il ?

Exercice 3

Un système a $Q_{r,i} = 10$ et $K = 100$. Dans quel sens évolue-t-il ?

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