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Évolution spontanée d'un système chimique

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Expression du quotient de réaction

Le quotient de réaction $\cal Q_r$ pour une réaction chimique d'équation :

$$\rm aA(aq) + bB(aq) \Leftrightarrow cC(aq) + dD(aq)$$

S'écrit dans un état donné du système :

$$\rm \displaystyle \mathcal{Q_r} = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$$

L’expression de $\cal Q_r$ ne fait intervenir que les concentrations des espèces chimiques dissoutes, exprimées en $\rm mol/l$ et $\cal Q_r$ est sans unité.

Valeur du quotient de réaction à l'équilibre

Dans l’état d’équilibre d’un système, le quotient de réaction prend une valeur indépendante de la composition initiale.
Cette valeur est la constante d’équilibre associée à l’équation de la réaction donnée :

$$\cal Q_r = \rm K$$

Critère d'évolution

Si le quotient de réaction initial est égal à la constante d’équilibre, soit $\cal Q_r$, $\rm i = K$, le système est déjà à l’équilibre et aucune évolution spontanée n’est possible. 

Lorsque le quotient de réaction initial est différent de la constante d’équilibre, le système évolue spontanément vers un état d’équilibre : 

  • Si $\cal Q_r$, $\rm i < K \Rightarrow$ le système évolue dans le sens direct de l’équation de la réaction.
  • si $\cal Q_r$, $\rm i > K  \Rightarrow$ le système évolue dans le sens inverse de l’équation de la réaction.

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