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Réactions équilibrées

Réaction équilibrée et constante d'équilibre. Créé par Sal Khan.

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Transcription de la vidéo

donc les réactions chimiques qu'on a vu jusqu'ici peuvent s'écrire sous la forme suivante petit a donc c'est un nombre de vols de l'atome ou de la molécule grand au plus petit b nombre de vols de la molécule grand baie bien ça ça donne petit c'est un nombre de vols de la molécule france et plus haute idée non au vol de la molécule grande et donc là j'ai simplement ray et réécrit une équation chimiques quelconque granta plus grand baie donnent grand ses plus grandes et et les lettres en minuscule ben c'est les quantités matière devant chacun chacun de ces réactifs et produit alors ce qu'on a vu également dans la vidéo précédente c'est qu'on pouvait représenter l'évolution d'une réaction chimique dans un diagramme qui a un axe y l'énergie que je note grand e et en axes x qu'on appelle les corps données de réaction qui mesure en quelque sorte la progression de cette règle d'or ce diagramme on part par exemple avec cette équation qui a écrit au dessus d'un état d'énergie ici qui correspond à grands pas plus grand baie et on arrive à un état final qui correspond au produit donc le passage de l'état initial à l'état final ça fait en franchissant une barre hier d'énergie qu'on appelle l'énergie d'activation que je représente ici e1 et donc tel qu'on l'a écrit cette réaction chimique ici ne se produit que dans un sens c'est à dire de la gauche vers la droite et on voit également que sur ce diagramme effectivement très dur de repasser de l'état de produits à l'état des réactifs à ce qu'il faut une énergie très importante pour passer cette barrière alors en réalité bon il ya quelquefois des réactions comme ça ou qu'ils ne se produisent que dans un sens mais il ya souvent des réactions qui peuvent se produire en fait dans les deux sens c'est à dire qu'à partir des produits bas on peut re former des réactifs donc si je reprends cette réaction en haut donc côté réactif on un petit à grant un plus petit b grand baie et côté produit on à petit ses gants ses plus petits des grands des donc les minuscules je rappelle celle ecoscience tokyo métrique ou les quantités et matière et donc pour montrer que cette réaction n'est pas à sens unique mais qu'elle peut se produire dans les deux sens qu'il s'agit d'un équilibre chimiques et bien on va mettre une flèche dans un sens et une flèche dans l'autre sens ça veut dire que à partir des réactifs jeu peut former des produits mais à partir des produits je peux reformer des réactifs et donc on comprend bien cette notion d' équilibre chimiques puisque si on forme dans un sens et on consomme dans l'autre sens eh bien il existe un équilibre dynamique correspond en fait à une même vitesse de la réaction dans ce sens que la réaction dans l'autre sens donc globalement les quantités les concentrations sont stables mais il ya en permanence production et consommation à la fois pour les réactifs et pour les produits donc comme je dis pour ce type d'équations on parle d' équilibre chimiques alors on peut regarder ce que devient ce diagramme d'énergie dans le cas d'un équilibre donc je redessine l'énergie sur l' axe y les coordonner une réaction sur l'axé x mettons qu'on parte d'un certain niveau d'énergie ici a plus un petit b plus qu'en b et donc on va atterrir dans un niveau d'énergie qui est un peu plus faible mais pas énormément plus faible par exemple ici c'est plus ses petits des grands des donc du coup on a une barrière d'énergie à franchir et ensuite on tombe dans l'état des produits donc on voit bien sur ce schéma que même si l'état des produits et un peu plus stable il n'est pas très différent de l'état des réactifs et donc c'est pas du tout impossible en fait de passer 2 c à d en termes de réactifs jusqu'à ab en terme de produit donc dans ce genre de situation il ya une réaction qui va dans un sens mais il ya également eu une réaction qui va dans l'autre sens alors c'est pas parce qu'on appelle ça un équilibre chimiques qui lie à la même concentration de réactifs et de produits les concentrations à l'état stationnaire peuvent être très différentes du côté gauche et du côté droit donc je le répète cet équilibre ça veut dire que dans la même vitesse de réaction de gauche à droite que de droite à gauche à l' équilibre les concentrations des produits et des réactifs ne change pas en fonction du temps même si on a en permanence une réaction qui se produit dans un sens et l'autre qui se produit dans l'autre sens on peut prendre un exemple un peu plus concret elles pour ses équilibres chimiques - par exemple regardez la réaction de n2 avec h2 qui est un équilibre chimique qui produit de zonage 3 le tout sous forme gazeuse qu'on a ici petit art qui est égal à un petit b je compare bien sûr par rapport à cette équation général que j'ai écrit si petit b qui est égal à 3 est petit c'est qui est égal à 2 alors ce qui est intéressant avec ses réactions déquilibre chimie a c'est qu'on peut définir une constante qu'on appelle grand qu'un qui est égale produit donc aux produits des concentrations c'est-à-dire grand c fois grande est élevé à la puissance qui correspond à leur coefficient donc ici ce sera grand c'est à la puissance petit ses grandes et à la puissance petits dés et ça c / le produit des réactifs donc grand teint élevé à la puissance petit 1 puisque c'est le co efficience tokyo métriques fois grand baie élevé à la puissance petit b alors j'ai pris dans cet exemple les concentrations cédé 1 et b et de manière générale cette constante qu'à se définit à l'aide de l'activité chimique des espèces par exemple dans le cas d'une réaction en phase gazeuse à la place des concentrations et bien utilisent les pressions partiel / la pression de référence enfin c'est aussi également important de bien retenir que cette constante cas et sans dimension donc cette constante grand cas où parfois noter qu'avec elle dépend de la température et ça c'est quelque chose d'important à savoir dépend de la température mais elle est caractéristique d'un équilibre donné à une température donnée et donc les concentrations dans ce coefficient à cette constante sont exprimés en molle par litre donc molle litres - 1 donc voilà la formule de la constante d' équilibre qu'il est bien important de retenir et de comprendre puisque ça sert dans beaucoup de situations en fait en chimie par exemple si on connaît trois concentration et qu'on connaît cette constante et bien on peut en déduire la quatrième alors si je reprends notre équation n 2 + 3 age 2 est en équilibre avec deux nh3 en phase gazeuse ici qu'elle essaierait constante d'équilibré qu'un mec vient qu'avec ça va être donc le membre de droite élevé à la puissance qui correspond à son coefficient tokyo métriques donc ici deux donc pour simplifier gc la notation entre crochets mais je rappelle celle activités chimiques qu'il faut mettre dans cette constante d'équilibré donc dans le cas d'une réaction en phase gazeuse comme ici et bien c'est le les pressions partiel et non pas bien sûr les concentrations qu'il faut utiliser donc nh3 hawk a réalisé par le produit n 2 alors le coefficient de van hende c'est un don kent de puissance et n 2 fois le deuxième réactif donc c'est h2 et le coefficient tokyo matrix et 3 donc h-2a la puissance 3 on peut passer un autre exemple donc je vais écrire l'équilibré chimique suivant à plus de pays est en équilibre avec 3 c'est donc à b et c c'est bien sûr nos trois espèces chimiques alors mettons qu'on connaisse la concentration à léquilibre 2 avec 7 égale une molle par litre on connaît également la concentration de b à l' équilibre que je note b entre crochets heck c'est égal à 3 vols par litre et enfin c est également connue on a c'est à léquilibre qui est égale à une molle par litre qu'est ce que tu peux me calculait maintenant cette constante d'équilibré pour cette réaction la réponse est assez simple en fait puisque on connaît les concentrations à l' équilibre donc il suffit juste appliqué cette formule le caec c'est donc égal 1 c'est à la puissance 3 puisqu'on a un coefficient 3 ici / a-1 la puissance 1 donc à tout seule fois b à la puissance de effectivement une molle de à qui réagit avec deux vols de b donc ça c'est égal à cc on a dit que c'était une molle donc un au cube / assez une molle par litre aussi x b donc bc3 au carré 3 x 39 on est donc à 1 / 9 donc ce qu'il faut bien comprendre on n'a qu'à équivaut un neuvième un neuvième c'est bien sûr plus petit que 1 donc le numérateur est plus petit que le dénominateur est donc ce qu'avec plus petit que 1 ça veut ça veut dire qu'en fait la réaction elle se produit de manière plus favorable dans le sens droite vers gauche puisque on a effectivement plus de quantité matière de à ib que de quantité matière de c'est donc la réaction favorise la production de a et b par rapport à ces alors il ya bien sûr une concentration de l'espc qui est non négligeable mais on a plus de concentration de a et b donc les équilibres de la réaction est déplacé vers la gauche c'est à dire la production de a et b et cela on peut le savoir grâce à ce qu avec qui est plus petit qu'un est donc dans le cas de figure inverse si on imagine qu'on obtient par exemple un cake qui soit plus grand que 1 mais dans ce cas là ça veut dire que c'est la réaction dans le sens direct c'est-à-dire ici de gauche à droite qui est favorisée donc on arrête là pour cette vidéo ce qu'il faut bien retenir donc est ce qu'on a vu ici c'est cette définition de la constante d'équilibrage le produit bas des produits justement élevé à leur puissance qui correspond qu'aux efficience tokyo métriques / le produit made et réactif avec leur puissance qui correspond au co efficience tokyo métriques ce qu'avec dépend de la température on exprime les concentrations en maul par l'it moisins est donc un qu'avec plus petit que 1 indique que la réaction se passe majoritairement dans le champ ce droite vers la gauche et un cake plus grand que 1 est bien celle inverse c'est à dire de la gauche vers la droite à la prochaine vidéo on va continuer sur cette notion essayé d'approfondir un peu et de comprendre pourquoi ce cake s'écrit comme ça donc je dis à tout de suite dans la prochaine vidéo