Les réactions réversibles commencent généralement avec une certaine quantité de réactifs. Au début de la réaction directe, au fil du temps, ces réactifs sont consommés pour la formation des produits, par conséquent la concentration des réactifs diminue tandis que la concentration des produits augmente. Ensuite, la réaction inverse commence également, produisant également les réactifs, jusqu'à ce que le taux de développement (vitesse) des réactions directes et inverses reste le même, atteignant ce que l'on appelle équilibre chimique.
A l'équilibre, il existe la constante d'équilibre Kc, qui s'exprime essentiellement par :
|
Kc = [des produits]coefficient dans l'équation chimique équilibrée [réactifs]coefficient dans l'équation chimique équilibrée |
C'est-à-dire en considérant la réaction d'équilibre générique suivante :
a A + b B c C + d D
Puisque les lettres minuscules sont les coefficients et les lettres majuscules sont les substances, la constante d'équilibre de cette réaction sera :
Kc = [Ç]ç. [RÉ]ré
[LES]le. [B]B
Plus de détails à ce sujet peuvent être vus dans le texte Constantes d'équilibre Kc et Kp. Ce texte nous montre aussi quelque chose d'important: que les valeurs Kc peuvent nous montrer si la concentration des réactifs et le produits sont égaux ou si l'un est supérieur à l'autre et, par conséquent, si l'équilibre chimique est décalé dans une certaine direction de la réaction.
Nous devons donc déterminer la valeur de Kc. Pour ce faire, rappelez-vous que ces calculs sont expérimentaux, regardons donc quelques exemples de réactions et les données obtenues à partir de celles-ci.
Quelque chose qui est très utile pour effectuer ces calculs est d'écrire un tableau similaire à celui montré ci-dessous et de suivre les étapes qui y sont mentionnées :
Tableau pour organiser les données utilisées pour calculer la constante d'équilibre
Passons maintenant à la pratique :
Exemple 1: Dans un récipient fermé, d'une contenance de 2 L, à une température de 100°C, il y a 20 mol de N2O4. La réaction réversible suivante commence à se produire: N2O4 NON2. Après un certain temps, il a été constaté que la réaction a atteint l'équilibre chimique et que 8 mol de NO2 s'était formé. Quelle est la valeur de la constante d'équilibre Kc à une température de 100°C ?
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Résolution:
Utilisons le tableau :
Tableau utilisé pour résoudre l'exemple de calcul de constante d'équilibre
A noter que dans la ligne où étaient écrites les quantités qui réagissent et se forment, on sait que 4 moles de N ont été dépensées2O4, car le rapport est de 1: 2, et que 8 mol de NO se sont formées2.
Il suffit maintenant de remplacer les valeurs trouvées dans l'expression de la constante d'équilibre Kc de cette réaction :
Kc = [AU2]2
[N2O4]
Kc = (4 mol/L) 2
(8 mol/L)
Kc = 2 mol/L
La valeur de Kc est sans dimension, elle n'a pas d'unité liée à une grandeur.
Maintenant, regardons un exemple, qui contient également des produits depuis le début :
Exemple 2 : Dans un récipient fermé, d'une capacité de 5 L, à température T, il y a 2 moles d'hydrogène gazeux, 3 moles d'iode gazeux et 4 moles d'iodure d'hydrogène. La réaction entre en équilibre chimique, à la température T, et il s'avère qu'il y a 1 mole d'hydrogène gazeux dans la cuve. Quel est le graphique représentant cet équilibre et quelle est la valeur de la constante d'équilibre Kc à la température de T ?
Résolution:
Utilisation du tableau :
Tableau utilisé pour déterminer la constante d'équilibre
Le graphique montrant les variations des concentrations mol/L de réactifs et de produits jusqu'à ce qu'ils atteignent l'équilibre peut être donné par :
Graphique d'équilibre chimique montrant les changements de concentrations de réactifs et de produits
On trouve maintenant la valeur de la constante d'équilibre :
Kc =__[HI]2__
[H2 ]. [JE2]
Kc = (1,2)2
0,2. 0,4
Kc = 18
Par Jennifer Fogaça
Diplômé en Chimie
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. « Calcul de la constante d'équilibre Kc »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-constante-equilibrio-kc.htm. Consulté le 28 juin 2021.
Chimie
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