La transformation chimique et son avancement Exemple de la combustion du méthane dans le dioxygène de l’air

Bilan de la transformation État initial - méthane CH4 (g) - dioxygène O2 (g) Diazote N2 (g) Eau (H2O) Dioxyde carbone ….. État final - dioxyde de carbone CO2 (g) -Diazote N2 (g) - Eau (g) - ..

dioxyde de carbone CO2(g) La réaction chimique Réactifs: méthane CH4 (g) dioxygène O2(g) Produits: dioxyde de carbone CO2(g) eau H2O (g) Remarque : Le diazote N2 présent dans l’air n’intervient pas dans cette transformation. méthane + dioxygène dioxyde de carbone + eau 2 CH4 + O2 CO2 + H2O

État initial du système imposé par l’expérience Supposons par exemple l’état initial suivant : n1 = 5 mol de CH4 n2 = 12 mol de O2 Représentons ces proportions à l’échelle des molécules

CH4 + O2 CO2 + H2O 2 Mélange réactionnel à l’état initial 2 4 3 4 3 2 5 10 11 12 9 8 5 7 6 1 1

Mélange réactionnel en cours de transformation CH4 + O2 CO2 + H2O 2 x = 1 4 10 1 2

Mélange réactionnel en cours de transformation CH4 + O2 CO2 + H2O 2 4 10 1 2

Mélange réactionnel en cours de transformation CH4 + O2 CO2 + H2O 2 x = 2 3 8 2 4

Mélange réactionnel en cours de transformation CH4 + O2 CO2 + H2O 2 x = 3 2 6 3 6

Mélange réactionnel en cours de transformation CH4 + O2 CO2 + H2O 2 x = 4 1 4 4 8

Mélange réactionnel en cours de transformation CH4 + O2 CO2 + H2O 2 x = 5 0 2 5 10

CH4 + O2 CO2 + H2O 2 0 2 5 10 Mélange réactionnel à l’état final X final 0 2 5 10

Évolution du système chimique au cours de l’avancement CH4 + O2 CO2 + H2O 2 x = 0 5 12 0 0 = n1 = n2 x = 1 4 1 0 1 2 = n1-x = n2-2x = x = 2x x = 2 3 8 2 4 = n1-x = n2-2x = 2x = x x = 3 2 6 3 6 = n1-x = n2-2x = x = 2x x = 4 1 4 4 8 = n1-x = 2x = n2-2x = x x = 5 0 2 5 10 = n1-x = x = n2-2x = 2x x final 0 2 5 10

Évolution du système chimique au cours de l’avancement CH4 + O2 CO2 + H2O 2 x = 0 n1 n2 0 0 x n1- x n2 - 2 x x 2 x On atteint l’avancement final x final pour le plus petit x tel que (n1 - x = 0) ou (n2 - 2x = 0)

Évolution du système chimique au cours de l’avancement Quantité (mol) n(CH4)=n1-x n(O2)=n2- 2x n(CO2)=x n(H20)= 2x Avancement x (mol) 5

Tableau d’avancement RÉACTIFS PRODUITS Équation 1 CH4 + 2 O2  1 CO2 + 2 H2O État initial mol 5 12 xi = 0 En cours x 5 – 1 x 12 – 2 x 0 + 1 x 0 + 2 x État final xF 2 10 RÉACTIFS PRODUITS