Le système chimique

Le système chimique
  1. Définition
  2. Comment décrire un système chimique ?
  3. L’évolution d’un système chimique
  4. Exemples d’état initial et d’état final associés à une transformation chimique

Définition

Le système chimique correspond à l’ensemble des espèces chimiques présentes dans un espace donnée.

La notion de système chimique est principalement utilisée lors de l’étude de transformations chimiques

Comment décrire un système chimique ?

Pour décrire un système chimique il faut:

  • dresser la liste des espèces chimiques présentes en mentionnant même celles qui sont susceptibles de ne pas intervenir lors des transformation chimique (Ces dernières sont tout de même susceptible d’influencer la transformation chimique en modifiant sa vitesse ou en l’orientant vers un mécanisme réactionnel plutôt qu’un autre)
  • Préciser lorsque, c’est possible, les différents paramètres relatifs au système tels que la température, la pression, la concentration….

Remarque

Lorsqu’on réalise la liste des espèces chimiques d’un système ne pas oublier de mentionner:

  • L’air (mélange de dioxygène, de diazote et d’autre gaz à l’état de trace)
  • Les substances éventuellement dissoutes dans l’eau lorsqu’on utilise de l’eau du robinet: sels minéraux, dioxyde de carbone, dioxygène…

L’évolution d’un système chimique

Lorsqu’un système chimique est le siège d’une ou plusieurs transformations chimiques il est susceptible d’évoluer:

  • La quantité de certaines espèces chimiques qui le constituent peut varier (augmenter ou diminuer)
  • Certaines espèces chimiques peuvent complètement disparaître.
  • De nouvelles espèces chimiques peuvent se former
  • Certains paramètres peuvent varier, la température peut augmenter (réaction exothermique) ou diminuer (réaction endothermique), la pression peut varier en particulier si certains réactifs ou produits sont gazeux.

Lorsqu’une transformation chimique a lieu dans système chimique on distingue trois phases:

  • L’état initial qui correspond au système chimique à l’instant zéro (t=0) lorsque les espèces chimiques du système viennent d’être mise en présence mais n’ont pas encore commencé à réagir.
  • L’état final dans lequel le système chimique cesse d’évoluer, sa composition ne change plus. En général cet état est atteint lorsqu’au moins l’un des réactif a été complètement consommé.
  • La phase intermédiaire entre les deux état précédent, c’est lors de cette dernière que se réalise la transformation chimique et que la quantité des espèces chimiques évolue.

Remarque

Si la composition de l’état initial est connue alors il est possible, grâce à l’équation de réaction, de prévoir la composition de l’état final. En effet, les coefficients stoechiométriques de cette équation indiquent les proportions dans lesquelles chaque espèces chimique est consommée ou produite ce qui permet de calculer la quantité de réactif restant et la quantité de produit formé.

Exemples d’état initial et d’état final associés à une transformation chimique

Si l’on fait réagir de l’hydrogénocarbonate de sodium avec du vinaigre blanc dans un récipient fermé (erlenmeyer, ballon) alors le système chimique est composé à l’état initial:

  • d’hydrogénocarbonate de sodium
  • d’eau (contenue dans le vinaigre)
  • d’acide acétique (contenu dans le vinaigre)
  • d’air

A l’état final le système est constitué:

  • d’hydrogénocarbonate de sodium (à condition qu’il n’ait pas été entièrement consommé)
  • d’eau (quantité légèrement supérieure)
  • d’acide acétique (à condition qu’il n’ait pas été entièrement consommé)
  • d’air (même quantité)
  • de dioxyde de carbone
  • d’ion sodium (même quantité que celle de l’hydrogénocarbonate de sodium consommée)
  • d’ion acétate (même quantité que celle d’acide acétique consommé)

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