Premières approches sur l’évolution des systèmes chimiques

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1 Premières approches sur l’évolution des systèmes chimiques
Acquis des parties A et B : Une transformation peut être lente, voire infiniment lente, Pour une transformation mettant en jeu une seule réaction chimique, si dans l’état final, le système est à l’équilibre chimique, Qr éq = K

2 C – Le sens « spontané » d’évolution d’un système est-il prévisible
C – Le sens « spontané » d’évolution d’un système est-il prévisible ? Le sens d’évolution d’un système chimique peut-il être inversé ? 1. Un système chimique évolue spontanément vers l’état d’équilibre 2. Les piles : dispositif mettant en jeu des transformations spontanées. 3. L’électrolyse : exemple de transformations forcées.

3 1. Un système chimique évolue spontanément vers l’état d’équilibre
Quotient de réaction Qr : expression et calcul de sa valeur pour un état connu du système. Au cours du temps, la valeur de Qr tend vers la constante d’équilibre K : critère d’évolution spontanée. Illustration du critère d’évolution sur différents types de réactions.

4 C-1. Un système chimique évolue spontanément vers l’état d’équilibre
Activité : Introduction au critère d’évolution spontanée d’un système chimique (doc C3) (critère)

5 2. Les piles : dispositif mettant en jeu des transformations spontanées.
Transferts spontanés d’électrons entre deux couples oxydant-réducteur du type Mn+/M. Constitution et fonctionnement d’une pile : sens du courant électrique, évolution du système vers l’état d’équilibre : la pile usée. Force électromotrice d’une pile. Exemples de piles usuelles

6 C- 2. Les piles : dispositif mettant en jeu des transformations spontanées.
TP et prolongements : Les piles (doc C3) Objectifs Élaborer un dispositif appelé pile. Utiliser le critère d’évolution spontanée pour justifier le sens du courant ou le prévoir. Étudier le fonctionnement d’une pile. Force électromotrice de la pile. (pile) Simuler l’évolution du comportement d’une pile lors de son fonctionnement.

7 3. Exemples de transformations forcées.
Possibilité de changement du sens d’évolution d’un système en imposant un courant de sens inverse à celui observé lors de la transformation spontanée : principe de l’électrolyse. Réactions aux électrodes. Applications industrielles de l’électrolyse.

8 C- 3. Exemples de transformations forcées.
Activité : Peut-on forcer une transformation ? Peut-on inverser le sens d’évolution d’un système ? (doc C4) Objectifs Forcer un système à s’écarter de son état d’équilibre. Inverser le sens d’évolution d’un système. Illustrer le principe de fonctionnement d’un accumulateur : charge et décharge. (électrolyse)

9 En conclusion A propos de l’évolution des systèmes chimiques :
Le seul critère utilisé est la comparaison de la valeur du quotient de réaction Qri à la constante d’équilibre K. Expérimentalement le sens de l’évolution est validé par la variation d’une grandeur physique (pH par exemple) ou le sens de circulation du courant. A propos des potentiels d’oxydoréduction : Les potentiels standards ne sont pas au programme. Il est cependant possible, à partir des mesures de f.é.m de différentes piles, de montrer qualitativement que le potentiel d’une électrode du type Mn+/M dépend de la nature du couple et augmente avec la concentration molaire de l’espèce dissoute Mn+.