Objectif d’apprentissage
- Calculer le quotient de réaction, Q, et l’utiliser pour prédire si une réaction se déroulera dans le sens direct ou inverse
Points clés
- Tout comme la constante d’équilibre, Keq, le quotient de réaction est une fonction des activités et/ou des concentrations des réactifs et des produits.
- Le quotient de réaction peut être utilisé pour déterminer dans quelle direction une réaction va se dérouler. Si Q = Keq, la réaction est à l’équilibre. Si Q < Keq, la réaction se dirigera vers les produits pour atteindre l’équilibre. Si Q > Keq, la réaction va se déplacer vers les réactifs pour atteindre l’équilibre.
- Au fur et à mesure de la réaction, les concentrations des espèces, et donc le quotient de réaction, changent. Finalement, les concentrations deviennent constantes ; à ce moment-là, la réaction est à l’équilibre.
Termes
- quotient de réactionUne mesure des activités ou des concentrations des espèces chimiques impliquées dans une réaction chimique à un moment donné.
- constante d’équilibreValeur numérique dérivée du rapport des concentrations des produits et des réactifs à l’équilibre.
- ÉquilibreÉtat d’une réaction dans lequel les vitesses des réactions en avant et en arrière sont les mêmes.
Le quotient de réaction, Q, est une mesure des quantités relatives de réactifs et de produits au cours d’une réaction chimique à un moment donné. En comparant la valeur de Q à la constante d’équilibre, Keq, de la réaction, on peut déterminer si la réaction directe ou la réaction inverse sera favorisée. Prenons l’équation générique suivante :
aA + bB \rightleftharpoons cC + dD
Le quotient de réaction, Q, prend la forme suivante :
Q = \frac{^{c}^{d}}{^{a}^{b}}
Notez que le quotient de réaction prend exactement la même forme que la constante d’équilibre, et est fonction des concentrations et/ou des activités des réactifs et des produits. La différence est que Q s’applique lorsque la réaction est dans des conditions de non-équilibre, et que sa valeur peut donc varier. Tout comme pour la constante d’équilibre, le quotient de réaction peut être une fonction des activités ou des concentrations.
Le quotient de réaction peut être utilisé pour déterminer si une réaction dans des conditions spécifiées se déroulera spontanément dans le sens direct ou dans le sens inverse. Trois propriétés peuvent être dérivées de cette définition du quotient de réaction :
- Si Q = Keq, la réaction est à l’équilibre.
- Si Q < Keq, la réaction se déplacera vers la droite (dans le sens direct) afin d’atteindre l’équilibre.
- Si Q > Keq, la réaction se déplacera vers la gauche (dans le sens inverse) afin d’atteindre l’équilibre.
A mesure que la réaction se déroule, en supposant qu’il n’y a pas de barrière énergétique, les concentrations des espèces, et donc le quotient de réaction, changent. Finalement, les concentrations deviennent constantes ; à ce stade, la réaction est à l’équilibre. La constante d’équilibre, Keq, peut être exprimée comme suit :
{K}_{eq}=\lim_{t\to\infty}{Q(t)}
Cette expression montre que Q finira par devenir égale à Keq, moyennant un temps infini. Cependant, la plupart des réactions atteindront généralement l’équilibre en un temps fini.
Il s’agit de l’équilibre de la réaction.