Évolution spontanée d'un système chimique
Lors des transformations chimiques non totales, deux réactions opposées se déroulent simultanément et en continu. Quand la transformation atteint son terme, le système entre dans un équilibre dynamique - à l'échelle macroscopique, les concentrations restent constantes, tandis qu'au niveau microscopique, les réactions continuent à la même vitesse dans les deux sens.
L'avancement d'une transformation est caractérisé par le taux d'avancement final τ. Si τ ≈ 1, la transformation est considérée comme totale, mais quand 0 < τ < 1, elle est non totale. Pour analyser ces transformations, on utilise le quotient de réaction, noté Qr, qui pour une réaction aA + bB ⇌ cC + dD se calcule par :
Qr = ([C]^c × [D]^d) / ([A]^a × [B]^b)
⚠️ Important : Les solides et le solvant n'interviennent pas dans le calcul du quotient de réaction (leur activité est considérée égale à 1).
Le critère d'évolution spontanée d'un système chimique s'établit en comparant Qr avec la constante d'équilibre K(T) :
- Si Qr < K(T) : le système évolue dans le sens direct
- Si Qr = K(T) : le système est à l'équilibre
- Si Qr > K(T) : le système évolue dans le sens indirect
Un système évoluera toujours spontanément dans le sens qui rapprochera Qr de K(T). Pour les réactions totales, K(T) est généralement très élevée, ce qui explique pourquoi elles progressent presque jusqu'à la consommation complète des réactifs limitants.