L’avancement de réaction

Cours de physique – niveau classe de première S – partie « Couleurs et images – Matières colorées » 

  1. Notation et unité de l’avancement
  2. Définition
  3. Expression de la quantité de matière d’un réactif
  4. Expression de la quantité de matière d’un produit
  5. Avancement dans l’état initial
  6. Avancement maximal

Notation et unité de l’avancement

L’avancement d’une réaction est noté « x » (toujours en majuscule).

Remarque
En mathématiques la lettre « x » est souvent utilisée pour représenter soit une inconnue (dans une équation), soit une variable (dans l’expression d’une fonction). L’avancement fait partie du deuxième cas et et représenté une quantité de matière variable au cours de la transformation chimique.

L’avancement a même unité qu’une quantité de matière, elle s’exprime le plus souvent en mole (mol) mais il est aussi fréquent d’utiliser la millimole (mmol)

Définition

L’avancement d’une réaction est une grandeur fictive qui correspond à la quantité de matière qui serait consommée pour un réactif de coefficient stoechiométrique « 1 ».
C’est une grandeur qui varie au cours du temps lors de l’évolution du système chimique, elle est minimale (nulle) au début de la réaction ( t=0) et maximale en fin de réaction.
Son intérêt est de permettre une expression simple des quantités de matière de tous les réactifs et de tous les produits.

Expression de la quantité de matière d’un réactif

  • S’il y a une quantité de matière initiale n0 pour un réactif A de coefficient stoechiométrique « a » alors sa quantité de matière au cours de la réaction est: n = n0 – a.x
  • Pour un réactif de coefficient stoechiométrique 1 (pas de coefficient apparent dans l’équation de réaction) alors: n = n0 -x
  • pour un réactif de coefficient 2: n = n0 – 2x
  • pour un réactif de coefficient 3: n= n0 – 3x

Etc

Expression de la quantité de matière d’un produit

Si un produit (absent dans l’état initial) possède un coefficient stoechiométrique « c » alors sa quantité de matière au cours de la réaction est: c.x

Avancement dans l’état initial

L’état initial est du système chimique correspond à la mise en présence des réactifs, la transformation chimique n’a pas encore eu le temps de commencer et leur quantité de matière n’a pas encore évalué par conséquent: à l’état initial l’avance est nul, x = 0

Avancement maximal

L’avance maximal (noté xmax) correspond à la plus grande valeur de l’avancement, cette valeur est prise par l’avancement dans l’état final du système chimique c’est à dire lorsque celui-ci n’évolue plus en raison de la consommation totale d’au moins l’un des réactifs.

Pour déterminer sa valeur il faut faire l’hypothèse qu’à tour de rôle chacun des réactif est limitant et donc de que sa quantité de matière est nulle dans l’état final.

Pour une une équation de réaction de la la forme aA + bB cC + dD où la quantité initiale de réactif A est nA0 et celle du réactif B est nB0 :

  • Hypothèse n°1, le réactif A est limitant donc nA0 – a xmax = 0 soit xmax = nA0/a
  • Hypothèse n°2, le réactif B est limitant donc nB0 – b xmax = 0 soit xmax = nB0/b

Si l’hypothèse 1 conduit à la plus petite valeur d’avancement maximale alors le réactif A est effectivement le réactif limitant et xmax = nA0/a
Si l’hypothèse 2 conduit à la plus petite valeur d’avancement maximale alors le réactif B est effectivement le réactif limitant et xmax = nB0/b


Notions de seconde à réviser

 


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