État d'équilibre d'un système chimique

La constante d'équilibre $K$ est une grandeur sans unité. C'est un nombre pur, car on divise des activités (concentrations relatives à la concentration standard $C^0 = 1 , mol/L$).

💡 À retenir : $K$ n'a jamais d'unité.

1. Calcule le taux d'avancement final $\tau = \frac{x_{eq}}{x_{max}}$.
2. Si $\tau = 1$, la réaction est totale.
3. Si $\tau < 1$, la réaction est limitée (équilibre chimique).

💡 À retenir : $\tau < 1$ signifie que le système est à l'équilibre.

Non. La constante d'équilibre $K$ ne dépend que de la température. Si tu ajoutes des réactifs, le système va évoluer pour retrouver un nouvel état d'équilibre, mais la valeur de $K$ restera identique à la même température.

💡 À retenir : $K = f(T)$ uniquement.

1. Calcule la concentration des ions oxonium : $[H_3O^+]_{eq} = 10^{-pH}$.
2. D'après l'équation de la réaction, si elle est entre un acide et l'eau, $[H_3O^+]{eq} = \frac{x{eq}}{V}$.
3. Donc, $x_{eq} = 10^{-pH} \times V$.

💡 À retenir : Le pH est la clé pour trouver $x_{eq}$ dans les solutions aqueuses acides.

Non, les espèces chimiques à l'état solide (s) ou le solvant (eau) ont une activité égale à 1. Ils ne figurent donc pas dans l'expression du quotient de réaction.

💡 À retenir : Seules les espèces en solution (aq) ou gazeuses (g) apparaissent dans $Q_r$.

Non, $x_{max}$ dépend uniquement des quantités de matière initiales des réactifs et de l'équation de la réaction. Elle est calculée comme si la réaction était totale. $x_{eq}$ est la valeur réelle atteinte, elle peut changer si on modifie les conditions (température, dilution).

💡 À retenir : $x_{max}$ est une limite théorique, $x_{eq}$ est une réalité expérimentale.

Non, la dilution ne modifie pas la valeur de $K$. Cependant, la dilution modifie les concentrations à l'équilibre, ce qui peut déplacer l'équilibre (le taux d'avancement $\tau$ peut augmenter).

💡 À retenir : $K$ est une constante thermodynamique, pas une constante de concentration.

Oui, l'ajout d'eau (dilution) modifie les concentrations des espèces. Le système évolue pour rétablir l'équilibre, ce qui change la valeur de $x_{eq}$ et donc le taux d'avancement $\tau$.

💡 À retenir : La dilution déplace l'équilibre mais ne change pas $K$.

Parce qu'au niveau microscopique, les réactions directe et inverse continuent de se produire à la même vitesse. Les concentrations ne changent plus à l'échelle macroscopique, mais les molécules continuent de réagir.

💡 À retenir : Équilibre = vitesse directe égale à la vitesse inverse.

Le système est à l'équilibre lorsque les concentrations des réactifs et des produits ne varient plus au cours du temps. On peut le vérifier en mesurant le pH ou la conductivité et en constatant qu'ils sont stables.

💡 À retenir : Stabilité des grandeurs physiques = état d'équilibre.

Pour les réactions en phase gazeuse, la pression peut influencer l'équilibre, mais la constante $K$ ne dépend que de la température. (à vérifier par le professeur : au programme du bac, on se concentre sur les solutions aqueuses).

💡 À retenir : Seule la température modifie $K$.

Non, un catalyseur augmente la vitesse de réaction, il permet d'atteindre l'état d'équilibre plus rapidement, mais il ne modifie pas la composition finale du système (ni $x_{eq}$, ni $K$).

💡 À retenir : Le catalyseur n'a aucun effet sur la position de l'équilibre.