Qu’est-ce que l’équilibre chimique ?
Certaines réactions se font dans les deux sens à la fois : les réactifs forment les produits, et les produits reforment les réactifs. On les appelle réactions réversibles, et on les écrit avec le signe ⇌, par exemple N2 + 3H2 ⇌ 2NH3.
Au début, la réaction directe est rapide. À mesure que les produits s’accumulent, la réaction inverse s’accélère. Quand les deux vitesses sont égales, l’équilibre dynamique est atteint. À ce moment :
- Les réactions ne s’arrêtent pas. Elles continuent dans les deux sens.
- Les quantités de substances restent constantes, mais les réactifs et les produits ne sont pas forcément égaux.
- L’équilibre n’est atteint que dans un récipient fermé.
Comment l’équilibre se déplace-t-il ?
Principe de Le Chatelier : si une modification extérieure agit sur un système à l’équilibre, le système se déplace dans le sens qui réduit cette modification.
| Modification | Dans quel sens l’équilibre se déplace-t-il ? |
|---|---|
| Ajout de réactif | Vers les produits (vers la droite) |
| Retrait de produit | Vers la droite |
| Hausse de la température | Dans le sens endothermique |
| Baisse de la température | Dans le sens exothermique |
| Hausse de la pression | Vers le côté qui a le moins de moles de gaz |
| Ajout de catalyseur | Pas de déplacement, mais l’équilibre est atteint plus vite |
La réaction de l’ammoniac est exothermique, avec 4 moles de gaz à gauche et 2 à droite. Une hausse de pression déplace donc l’équilibre vers la droite, et une hausse de température le déplace vers la gauche.
La constante d’équilibre Kc exprime l’équilibre par un nombre. Quand la pression ou la concentration change, l’équilibre peut se déplacer, mais la valeur de Kc reste la même. Elle dépend seulement de la température.
Observe l’équilibre dans l’application Nalukh chem
Ce simulateur fait partie de l’accès complet. Le téléchargement est gratuit, et 2 chapitres et 5 simulateurs sont accessibles sans compte.
Comment utiliser le simulateur ?
Il y a 30 particules en mouvement dans la boîte : le bleu est A et l’orange est B. Considère A comme le réactif et B comme le produit.
- Lis les nombres de particules A et B sur la ligne sous la boîte.
- Fais glisser le curseur ⚖️ Conditions (A ← → B) vers la droite : les particules A se transforment peu à peu en B. Fais-le glisser vers la gauche : les particules B se transforment en A.
- Une fois les nombres stabilisés, observe les couleurs des particules : les totaux ne changent pas, mais des particules changent de couleur de temps en temps. C’est l’équilibre dynamique.
Le curseur ne correspond pas à une modification précise. Il montre un changement de conditions en général. Le simulateur n’a pas de valeurs de température ni de pression.
Exercices à essayer dans le simulateur
- Laisse le curseur au milieu et attends que les nombres se stabilisent. Combien y a-t-il de particules A et B ? Réponse : 15 et 15. Mais les particules continuent à changer de couleur.
- Fais glisser le curseur vers la droite et attends que les nombres se stabilisent. Réponse : il y a plus de particules B et moins de particules A, et les nombres redeviennent constants. Cela signifie qu’un nouvel équilibre est atteint.
- Imagine une hausse de pression dans la réaction de l’ammoniac et fais glisser le curseur dans le bon sens. Réponse : vers la droite, et la quantité de produit augmente.
- Fais glisser le curseur tout à droite. Réponse : les 30 particules deviennent toutes des B. C’est une image simplifiée : dans une vraie réaction réversible, les deux côtés subsistent.
Exemples du quotidien
Les boissons gazeuses sont mises en bouteille avec du CO2 injecté sous haute pression. Quand tu ouvres une canette, la pression baisse et le CO2 dissous s’échappe sous forme de bulles. L’équilibre s’est déplacé vers le gaz. Les usines d’ammoniac retirent le produit en continu, ce qui déplace aussi l’équilibre vers la droite.
