Pour prévoir une éventuelle évolution d’un système en...

Pour prévoir une éventuelle évolution d’un système en équilibre, à la suite d’une modification imposée à la pression totale sous laquelle il se trouve, on peut s'en remettre au principe de Le Chatelier. Mais on peut aussi utiliser les relations thermodynamiques fondamentales régissant les équilibres. Comparez ces deux approches, et montrez qu'elles conduisent aux mêmes conclusions, à propos de l'équilibre : $$ 2 \mathrm{NO}(\mathrm{g})+\mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g}) \stackrel{1}{\stackrel{\rightharpoonup}{2}} 2 \mathrm{NOCl}(\mathrm{g}) $$

Pour prévoir une éventuelle évolution d’un système en équilibre, à la suite d’une modification imposée à la pression totale sous laquelle il se trouve, on peut s'en remettre au principe de Le Chatelier. Mais on peut aussi utiliser les relations thermodynamiques fondamentales régissant les équilibres.
Comparez ces deux approches, et montrez qu'elles conduisent aux mêmes conclusions, à propos de l'équilibre :
$$
2 \mathrm{NO}(\mathrm{g})+\mathrm{Cl}_2(\mathrm{~g}) \stackrel{1}{\stackrel{\rightharpoonup}{2}} 2 \mathrm{NOCl}(\mathrm{g})
$$

Key Concepts

Effet de la pression sur l'équilibre chimique

Dans les systèmes impliquant des réactions gazeuses, la pression totale influence directement l’état d’équilibre en modifiant les pressions partielles des constituants. Lorsque le nombre de moles de gaz diffère entre réactifs et produits, une augmentation de la pression favorisera l’occupation du côté comportant le moins de moles de gaz. Cette analyse, qu’elle soit basée sur le principe de Le Chatelier ou sur les relations thermodynamiques fondamentales, conduit à une prédiction identique quant à la direction du déplacement de l’équilibre en réponse à une variation de pression.

Principe de Le Chatelier

Le principe de Le Chatelier est une règle empirique qui prédit la réponse d’un système en équilibre lorsqu’il est soumis à une perturbation externe (changement de pression, de température ou de concentration). Il stipule que le système réagit de façon à diminuer l’effet de la perturbation. Dans le cadre d’un changement de pression totale, ce principe permet de prévoir qualitativement dans quelle direction (vers les réactifs ou vers les produits) l’équilibre se déplacera, en privilégiant la phase comportant moins de moles de gaz afin de réduire la pression globale.

Relations thermodynamiques fondamentales

Les relations thermodynamiques fondamentales, notamment à travers l’analyse des variations de l’énergie libre de Gibbs, offrent un cadre rigoureux pour déterminer la direction d’évolution d’un système en équilibre. En utilisant la condition d’équilibre (dG = 0) et en considérant l’effet de la pression sur l’énergie libre (via la dérivée partielle dG par rapport à la pression), on peut déduire quantitativement les conditions d’équilibre et la réponse du système face à une modification externe, ce qui conduit aux mêmes conclusions que le principe de Le Chatelier.

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