Le diazote et le dioxygène peuvent donner, entre autres, les...

Le diazote et le dioxygène peuvent donner, entre autres, les trois réactions suivantes : a) $\mathrm{N}_2+\mathrm{O}_2=2 \mathrm{NO}$ $$ \Delta_{\mathrm{r}} S_{\mathrm{m}}^{\mathrm{o}}=24,5 \mathrm{JK}^{-1} \mathrm{~mol}^{-1} $$ b) $\mathrm{N}_2+2 \mathrm{O}_2=2 \mathrm{NO}_2$ $\Delta_{\mathrm{r}} S_{\mathrm{m}}^{\mathrm{o}}=-121,5 \mathrm{JK}^{-1} \mathrm{~mol}^{-1}$ c) $\mathrm{N}_2+2 \mathrm{O}_2=\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4$ $\Delta_{\mathrm{r}} S_{\mathrm{m}}^{\mathrm{o}}=-297,2 \mathrm{JK}^{-1} \mathrm{~mol}^{-1}$ Quelle justification physique peut-on donner aux différences entre les valeurs des entropies de réaction correspondantes?

Le diazote et le dioxygène peuvent donner, entre autres, les trois réactions suivantes :
a) $\mathrm{N}_2+\mathrm{O}_2=2 \mathrm{NO}$
$$
\Delta_{\mathrm{r}} S_{\mathrm{m}}^{\mathrm{o}}=24,5 \mathrm{JK}^{-1} \mathrm{~mol}^{-1}
$$
b) $\mathrm{N}_2+2 \mathrm{O}_2=2 \mathrm{NO}_2$
$\Delta_{\mathrm{r}} S_{\mathrm{m}}^{\mathrm{o}}=-121,5 \mathrm{JK}^{-1} \mathrm{~mol}^{-1}$
c) $\mathrm{N}_2+2 \mathrm{O}_2=\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_4$
$\Delta_{\mathrm{r}} S_{\mathrm{m}}^{\mathrm{o}}=-297,2 \mathrm{JK}^{-1} \mathrm{~mol}^{-1}$

Quelle justification physique peut-on donner aux différences entre les valeurs des entropies de réaction correspondantes?

Key Concepts

Variation du nombre de moles de gaz

Dans le contexte des réactions en phase gazeuse, la variation du nombre de moles est cruciale. Un accroissement du nombre de moles de gaz conduit généralement à une augmentation de l’entropie, car il y a plus de particules en mouvement et plus de façons de répartir l’énergie. Inversement, une diminution du nombre de moles réduit le désordre et se traduit par une entropie moindre, ce phénomène étant observable lorsque plusieurs molécules se combinent pour former une molécule plus complexe.

Degrés de liberté et microétats

Les molécules gazeuses possèdent des degrés de liberté (translation, rotation, et vibration) qui déterminent le nombre de microétats accessibles. Lorsqu’une réaction conduit à des molécules associées ou plus complexes, ces degrés de liberté peuvent être limités, réduisant ainsi le nombre total de microétats possibles. Cette diminution du nombre de microétats se traduit par une baisse de l’entropie globale du système.

Entropie de réaction

Ce concept désigne le changement d'entropie lors d’une réaction chimique. Il reflète comment le désordre ou le nombre de manières dont les composants moléculaires peuvent se disposer évolue lors de la transformation des réactifs en produits. Une réaction qui augmente le nombre de configurations possibles aboutit à une augmentation de l’entropie, tandis qu’une réaction menant à des structures plus ordonnées entraîne une diminution de l’entropie.

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