Chimie c1041

L'influence de la pression sur l'état d'équilibre

Lorsqu'un système en équilibre comporte au moins une substance gazeuse, un changement de pression peut en modifier l'équilibre. Cela est dû au fait qu'une variation de pression change le volume dans lequel est contenu une certaine quantité molécules de gaz. En fonction du principe de Le Chatelier, on peut résumer les conséquences d'une variation de pression de la façon suivante:

Lorsque l'on modifie la pression d'un système réactionnel, la réaction à l'équilibre tend à s'opposer à cette modification.

- Si la pression augmente, le système réagira en favorisant le sens de réaction produisant le plus petit nombre de molécules de gaz afin de rétablir la pression.

- Si la pression diminue, le système réagira en favorisant le sens de réaction produisant le plus grand nombre de molécules de gaz afin de rétablir la pression.

Pour comprendre l’effet d’une variation de la température sur l’état d’équilibre, prenons l’exemple suivant:

|N_{2(g)} + 3\; H_{2(g)} \rightleftharpoons 2\; NH_{3(g)}|

dans lequel on retrouve 4 moles de réactifs gazeux pour 2 moles de produits gazeux.

Lorsqu'on veut déterminer l'influence de la pression sur l'état d'équilibre, on considère uniquement les volumes occupés par les gaz.

Le volume occupé par un liquide, un solide ou par un système d’ions en milieu aqueux n'est pas influencé par une variation de pression puisque ces substances ne sont pas des fluides compressibles. On leur attribue donc une valeur arbitraire de 0 volume.

On modifie la pression d'une réaction en modifiant le volume du contenant dans laquelle elle se déroule. La pression et le volume d'un gaz sont inversement proportionnels. Ainsi, une augmentation de volume entraîne une diminution de la pression, alors que la pression augmente lorsque le volume diminue.

L'effet d'une augmentation de pression

Selon le principe de Le Chatelier, un système à l'équilibre réagit de façon à s'opposer en partie aux changements qu'on lui impose. Ainsi, à la suite d'une augmentation de la pression, le système réactionnel réagira de manière opposée et favorisera le sens de la réaction lui permettant de diminuer le nombre de molécules gazeuses. 

Dans l'exemple qui nous intéresse, une augmentation de pression crée un déséquilibre. Les molécules gazeuses sont alors comprimées. Pour retrouver un nouvel état d'équilibre, le système s'oppose et favorisera la réaction permettant de diminuer la pression. Ainsi, le côté de la réaction contenant le plus petit nombre de moles (les coefficients les moins élevés) sera favorisé afin de diminuer la pression. Dans cette situation, la quantité de réactifs va diminuer alors que la quantité de produits va augmenter.

En résumé, si on augmente la pression dans ce système, l’équilibre se déplacera vers la droite. C’est en effet à droite que l’on retrouve le moins de moles de gaz. On favorise donc la réaction directe. On aura alors moins de réactifs, mais plus de produits dans le nouvel état d’équilibre.

 

L'effet d'une diminution de pression

Selon le principe de Le Chatelier, un système à l'équilibre réagit de façon à s'opposer en partie aux changements qu'on lui impose. Ainsi, à la suite d'une diminution de la pression, le système réactionnel réagira de manière opposée et favorisera le sens de la réaction lui permettant d'augmenter le nombre de molécules gazeuses. 

Dans l'exemple qui nous intéresse, une diminution de pression crée un déséquilibre. Les molécules gazeuses sont alors espacées. Pour retrouver un nouvel état d'équilibre, le système s'oppose et favorisera la réaction permettant d'augmenter la pression. Ainsi, le côté de la réaction contenant le plus grand nombre de moles (les coefficients les plus élevés) sera favorisé afin d'augmenter la pression. Dans cette situation, la quantité de réactifs va augmenter alors que la quantité de produits va diminuer.

En résumé, si on diminue la pression dans ce système, l’équilibre se déplacera vers la gauche. C’est en effet à gauche que l’on retrouve le plus de moles de gaz. On favorise donc la réaction inverse. On aura alors plus de réactifs, mais moins de produits dans le nouvel état d’équilibre.

 

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