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La réaction chimique

Détermination de la quantité de matière

Paramètre Formule donnant la quantité de matière Grandeur utile
Le nombre N d'entités présentes dans un échantillon \(\displaystyle{n_{\left(mol\right)} = \dfrac{N}{N_A\left(mol^{-1}\right)} }\)

\(\displaystyle{N_A}\) est la constante d'Avogadro :

\(\displaystyle{N_A = 6,02 \times 10^{23}}\) mol−1

La masse m d'un solide ou d'un liquide \(\displaystyle{n_{\left(mol\right)} = \dfrac{m_{\left(g\right)}}{M_{\left(g.mol^{-1}\right)}}}\) M est la masse molaire de l'espèce
Le volume V d'un solide ou d'un liquide \(\displaystyle{n_{\left(mol\right)}=\dfrac{\rho_{\left(g.L^{-1}\right)}. V_{\left(L\right)}}{M_{\left(g.mol^{-1}\right)}}}\) \(\displaystyle{\rho}\) est la masse volumique du solide ou du liquide
Le volume V d'un gaz \(\displaystyle{n_{\left(mol\right)} = \dfrac{V_{\left(L\right)}}{V_{m \left(L.mol^{-1}\right)}}}\)

Vm est le volume molaire des gaz :

Sous 1013 hPa et à 20°C, Vm = 24,0 L.mol−1

Le volume V d'une solution \(\displaystyle{n_{\left(mol\right)} = C_{\left(mol.L^{-1}\right)} \times V_{\left(L\right)} }\) C est la concentration de la solution

Conservation de la masse

Au cours d'une transformation chimique, la masse des réactifs qui disparaît est égale à la masse des produits qui se forment : la masse se conserve.

Conservation des éléments et de la charge électrique

Dans une équation chimique, il doit y avoir conservation de tous les éléments chimiques mis en jeu et de la charge électrique.

Avancement

L'avancement d'une réaction, noté x, est une grandeur, exprimée en moles (mol) qui permet de suivre l'évolution d'une réaction chimique.

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Construction d'un tableau d'avancement

Réactif limitant

Lors d'une réaction chimique, le réactif limitant est le réactif qui est entièrement consommé. Il s'agit du réactif dont la disparition totale empêche la poursuite de la réaction chimique.

Réactif en excès

Le réactif en excès est celui qui n'est pas entièrement consommé lorsque la réaction chimique s'arrête.

Proportions stoechiométriques

Les proportions stoechiométriques sont les proportions du mélange initial de réactifs pour lesquelles tous les réactifs sont limitants et sont donc complètement consommés à la fin de la réaction.

Proportions stoechiométriques

Dans le cas d'une réaction générale du type :

\(\displaystyle{\alpha A + \beta B \ce{->} \gamma C + \delta D}\)

Le mélange de réactifs est stoechiométrique si :

\(\displaystyle{\dfrac{n_{i}\left(A\right)}{\alpha} = \dfrac{n_{i}\left(B\right)}{\beta}}\)

Dans le cas d'une réaction générale du type :

\(\displaystyle{\alpha A + \beta B \ce{->} \gamma C + \delta D}\),

Pour déterminer la nature du réactif limitant et la composition du système à l'état final, on peut :

A. Soit utiliser un tableau d'avancement :

On lit la dernière ligne du tableau et on émet deux hypothèses :

  • Soit le réactif A disparaît le premier, ce qui donne : \(\displaystyle{n_{i}\left(A\right) - \alpha\times x_{f} = 0}\).

  • Soit le réactif B disparaît le premier, ce qui donne : \(\displaystyle{n_{i}\left(B\right) - \beta\times x_{f} = 0}\).

On calcule alors les deux valeurs possibles de xf et l'avancement final correspond à la plus petite des deux valeurs obtenues.

B. Soit on utilise les proportions stoechiométriques :

  • Si \(\displaystyle{\dfrac{n_{i}\left(A\right)}{\alpha} < \dfrac{n_{i}\left(B\right)}{\beta}}\) alors A est le réactif limitant.
  • Si \(\displaystyle{\dfrac{n_{i}\left(A\right)}{\alpha} > \dfrac{n_{i}\left(B\right)}{\beta}}\) alors B est le réactif limitant.