Evolution d'un système chimique

Summary

Cette capsule éducative explore l'évolution d'un système chimique, démontrant comment les réactifs et les produits évoluent au fil de la réaction. Elle introduit le concept d'avancement de réaction, crucial pour comprendre les variations de quantités de matières. Le tableau d'avancement est un outil clé pour visualiser ces changements. La vidéo explique comment identifier le réactif limitant et comment déterminer si une réaction est totale ou non, offrant un aperçu des mécanismes de transformation chimique.

Takeaways

• 🔍 Un système chimique est initialement constitué d'espèces chimiques susceptibles de réagir ensemble.
• 📊 La schématisation de la transformation chimique montre la composition du système chimique à l'état initial et final.
• 🔄 L'état final d'une réaction chimique inclut toujours les espèces spectatrices, les réactifs et les nouvelles espèces chimiques (produits).
• ❓ L'incertitude principale est de déterminer en avance quels réactifs resteront ou seront formés après la réaction.
• 🧪 On peut modéliser chaque transformation chimique par une réaction chimique, représentée par une équation.
• 🔢 L'avancement d'une réaction (noté x) est une grandeur exprimée en moles qui décrit l'évolution des quantités de matières des espèces réactives et produites.
• 📋 Le tableau d'avancement est un outil utilisé pour suivre la quantité de matière des espèces réactives et produites pour un avancement x donné.
• 📉 L'avancement maximal correspond à la plus petite valeur de l'avancement pour laquelle la quantité d'un des réactifs (le réactif limitant) est nulle.
• 🔄 On distingue trois cas en fonction des valeurs de l'avancement maximal pour chaque réactif: réactif limitant, réactif en excès, ou réactifs en proportions stœchiométriques.
• 🧪 L'avancement final (xf) peut être déterminé expérimentalement à partir de la quantité de matière d'une espèce réactive restante ou d'une espèce produite.
• 🔚 La réaction peut être totale (l'un des réactifs a disparu) ou partielle (des réactifs restent), ce qui détermine la composition finale du système chimique.

Q & A

Quel est l'objet d'étude de cette capsule?

Cette capsule étudie l'évolution d'un système chimique, c'est-à-dire la transformation des espèces chimiques initiales susceptibles de réagir ensemble.

Comment est représentée la composition d'un système chimique à l'état initial et final?

La composition d'un système chimique est représentée par la schématisation de la transformation chimique, montrant les espèces chimiques présentes à l'état initial et final.

Que sont les espèces spectatrices dans un système chimique?

Les espèces spectatrices sont les composants présents dans le système qui ne participent pas à la réaction chimique.

Quelle est la signification de l'avancement d'une réaction chimique?

L'avancement d'une réaction chimique, noté x, est une grandeur exprimée en volume qui décrit l'évolution des quantités de matières des espèces réactives et produites au cours de la transformation chimique.

Comment se construit l'équation de réaction chimique pour l'exemple donné?

L'équation de réaction chimique pour l'exemple donné est CO₂ + 2H₂O → C₆H₁₂O₆. Elle indique que le dioxyde de carbone réagit avec de l'eau pour former du glucose.

Quel est le rôle du tableau d'avancement dans l'étude des réactions chimiques?

Le tableau d'avancement permet de visualiser les quantités de matières des espèces réactives et produites pour un avancement x de la réaction, ce qui aide à comprendre l'évolution du système.

Comment détermine-t-on l'avancement maximal d'une réaction?

L'avancement maximal est déterminé par la plus petite valeur de l'avancement pour laquelle la quantité d'un des réactifs est nulle, c'est-à-dire le réactif limitant.

Quels sont les différents cas de transformation totale ou non d'un système chimique?

Il y a trois cas possibles: 1) L'un des réactifs est totalement consommé (transformation totale), 2) Il reste encore des réactifs (transformation partielle), 3) Les réactifs sont introduits dans des proportions stœchiométriques (transformation totale ou partielle selon les proportions initiales).

Comment peut-on déterminer si une réaction est totale ou partielle?

On peut déterminer si une réaction est totale ou partielle en comparant l'avancement final (xf) avec l'avancement maximal (x_max): si xf = x_max, la réaction est totale; si xf < x_max, la réaction est partielle.

Quelle est la conséquence de la réaction totale ou partielle sur la composition du système chimique final?

Dans le cas d'une réaction totale, l'un des réactifs a disparu et la réaction est achevée. Dans le cas d'une réaction partielle, des réactifs restent et la réaction n'est pas achevée, ce qui affecte la composition finale du système.

Outlines

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🧪 Évolution d'un Système Chimique

Dans ce paragraphe, nous explorons l'évolution d'un système chimique, qui est initialement constitué d'espèces chimiques réactives. L'état initial et final du système sont examinés, soulignant que les réactifs et les produits chimiques sont connus, mais la quantité restante des réactifs à l'état final est incertaine. La notion d'avancement d'une réaction est introduite pour décrire comment les quantités des espèces réactives et produites évoluent au cours de la réaction. Un exemple de réaction chimique est utilisé pour illustrer comment l'avancement (x) est calculé, et un tableau d'avancement est présenté comme outil pour visualiser les changements de quantités de matières. Le paragraphe explique également comment déterminer la limite de l'avancement maximal en fonction de la réactif limitant.

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📊 Tableau d'Avancement et Transformation Chimique

Ce paragraphe se concentre sur l'utilisation du tableau d'avancement pour comprendre les transformations chimiques. Il explique comment remplir le tableau avec les réactifs et les produits, en tenant compte de l'avancement x et de l'état initial (avancement = 0). Le concept de réactif limitant est discuté, où l'on identifie le réactif qui se termine en premier et détermine l'avancement maximal. Trois scénarios sont présentés pour illustrer comment le réactif limitant affecte l'avancement maximal et la transformation totale ou partielle du système chimique. Le paragraphe conclut par l'importance de comprendre le vocabulaire associé, de savoir établir le tableau d'avancement et de déterminer la composition finale du système chimique.

Keywords

💡Système chimique

Un système chimique est un ensemble de réactifs qui peuvent réagir ensemble. Dans le script, il est mentionné que ce système est initialement constitué d'espèces chimiques susceptibles de réagir. C'est le cadre dans lequel les réactions chimiques ont lieu, et il est crucial pour comprendre l'évolution des réactifs et des produits au cours d'une réaction.

💡État initial et final

L'état initial et l'état final d'un système chimique correspondent respectivement au moment où la réaction commence et où elle s'achève. Le script explique que la schématisation de la transformation chimique montre la composition du système à ces deux états, ce qui est essentiel pour suivre l'évolution des quantités de matières des réactifs et des produits.

💡Réactifs et espèces spectatrice

Les réactifs sont les substances qui participent directement à la réaction chimique, tandis que les espèces spectatrice sont présentes dans le système mais ne réagissent pas. Dans le script, il est souligné que l'état final inclura toujours les espèces spectatrice et les nouvelles espèces chimiques, c'est-à-dire les produits de la réaction.

💡Équation de réaction chimique

L'équation de réaction chimique est une expression qui représente les réactifs et les produits d'une réaction, ainsi que leurs proportions. Le script utilise l'exemple de l'équation Cu + 2H⁺ → Cu²⁺ + H₂ pour introduire la notion d'avancement de réaction, montrant comment elle est utilisée pour modéliser la transformation chimique.

💡Avancement de réaction

L'avancement de réaction, noté x, est une grandeur utilisée pour décrire l'évolution des quantités de matières des espèces réactives et produites au cours d'une réaction. Le script explique que cela dépend des coefficients stœchiométriques de l'équation de réaction, et il est utilisé pour remplir le tableau d'avancement.

💡Tableau d'avancement

Le tableau d'avancement est un outil utilisé pour visualiser les changements dans les quantités de matières des réactifs et des produits à un avancement x donné. Le script décrit comment il est construit, avec des lignes pour l'équation de réaction, l'état initial, et un état intermédiaire pour un avancement x.

💡Réactif limitant

Le réactif limitant est le réactif qui détermine la vitesse à laquelle la réaction avance et est le premier à être entièrement consommé. Dans le script, il est expliqué que l'avancement maximal dépend de la quantité du réactif limitant, et cela influence la composition finale du système.

💡Avancement maximal

L'avancement maximal correspond à la plus petite valeur de l'avancement pour laquelle une des quantités de réactifs devient nulle. Le script utilise le tableau d'avancement pour calculer l'avancement maximal et déterminer quel réactif est limitant.

💡Transformation totale ou partielle

La transformation totale ou partielle d'un système chimique indique si tous les réactifs ont réagi ou s'il en reste. Le script explique que cela peut être déterminé en regardant l'avancement final (xf) par rapport à l'avancement maximal, et cela affecte la composition finale du système.

💡Espèces produites

Les espèces produites sont les résultats d'une réaction chimique. Le script mentionne que pour un avancement nul, la quantité de ces espèces est généralement nulle, mais augmente à mesure que la réaction avance, ce qui est reflété dans le tableau d'avancement.

Highlights

Étude de l'évolution d'un système chimique initialement constitué d'espèces chimiques réactives.

La composition d'un système chimique est représentée à l'état initial et final.

Exemple du TP effectué précédemment pour illustrer la transformation chimique.

La notion d'espèces spectatrices et de produits dans un système réactionnel.

Introduction de la notion d'avancement d'une réaction chimique.

L'avancement d'une réaction est une grandeur exprimée en moles.

Utilisation du tableau d'avancement pour suivre la transformation chimique.

Le tableau d'avancement indique les quantités de matières pour chaque espèce réactive et produite.

Définition de l'état initial et des états intermédiaires dans le tableau d'avancement.

Calcul de la quantité d'ions pour un avancement x égal à zéro.

Consommation d'ions et production de sirop H+ et OH- selon l'équation de la réaction.

Détermination de la quantité de produit formé en fonction de l'avancement de la réaction.

Identification de l'avancement maximal et du réactif limitant.

Distinction de trois cas en fonction de l'avancement maximal des réactifs.

Détermination de l'état final du système chimique en fonction de l'avancement finale.

Analyse de la transformation totale ou partielle d'un système chimique.

Conclusion sur la compréhension nécessaire du vocabulaire et des outils pour étudier les systèmes chimiques.

Transcripts

dans cette capsule nous allons étudier

l'évolution d'un système chimiques

rappelons qu'un système chimique est

constituée initialement d'espèces

chimiques susceptibles de réagir

ensemble la schématisation de la

transformation chimique fait apparaître

la composition du système chimiques à

l'état initial et l état final si nous

reprenons l'exemple du tp effectué

précédemment

et bien l état final nous avons les

réactifs et les espèces spectatrice est

la grande question c'est à l'état final

on sait qu'on aura toujours les espèces

spectatrice on sait qu'on aura les

nouvelles espèces chimiques donc les

produits mais ce qu'on ne peut pas

déterminer à l'avancé ou du mans ce qui

est compliqué c'est de savoir lequel des

réactifs il restera six lots restants

pour chaque transformation chimique

on peut la modéliser par une réaction

chimique qui a pour l'équation cu de

plus + 2h au moins qui donne c'est

urgent deux fois on va introduire une

nouvelle notion qu'on appellera

avancement lorsqu'il faut comprendre

c'est que au cours de la transformation

chimique

les quantités de matières des espèces

réactives et produites vont varier et

cela va dépendre d'éco-efficience tokyo

métriques de l'équation de la réaction

chimique l'avancement d'une réaction que

l'on va noter x ce sera une grandeur

exprimé en vol qui va nous permettre de

décrire l'évolution des quantités de

matières des espèces réactives et

produites au cours de la transformation

chimique

si nous reprenons l'exemple de

l'équation de la réaction chimique est

bien au point de dire que pour un

avancement x il y à un x moldus ans

celui de plus qui réagit avec 2 x molle

dure un show - pour former un x molle de

ses ouvrages deux fois nous allons

utiliser un outil qu'on appellera

tableau d'avancement

ce tableau d'avancement va faire

apparaître pour chaque espèce réactive

et chaque espèce produite la quantité de

matières introduites ainsi que la

quantité de matière pour un avancement x

quelconque votre tableau comportera au

minimum trois lignes une pour l'équation

de réaction une pour l'avancement est

égal à zéro c'est à dire à l'état

initial et une pour un avancement x

quelconque donc un état intermédiaire

au niveau des colonnes vous en aurez

forcément une pour indiquer l'avancement

et vous en aurez autant que nécessaire

par rapport aux espèces réactives et

produite

donc ici nous avons de réactifs et un

produit le tableau se complète colonnes

par colonne donc nous allons commencer

par les ions celui de plus pour un

avancement x égal zéro et bien la

quantité d'ions celle de plus est égale

à la quantité initiale dion celle de

pluie c'est à dire celle qu'on a

introduites

on sait d'après l'équation que on va

avoir un x molle durant celui de plus

qui vont réagir

donc pour un avancement x la quantité

dion s'est de plus sera égale à la

quantité initiale durant ses deux plus -

1 x puisque il est consommé nous allons

maintenant procéder de la même façon

pour les ions hydroxyde et d'après

l'équation on sait que 2 x molle vont

réagir

donc pour un avancement x la quantité

d'ions un show - est égale à la quantité

initiale dion un show - moins de x

maintenant faisons la même chose pour

l'espèce produite alors ici là pour un

avancement nul

la quantité de sirop h correspond à la

quantité initiale de six ouvrages deux

fois introduite est très généralement

elle est nulle mais vous pouvez avoir

des cas où elle est non nul et donc

point d'avancement x et bien la quantité

de 16,7 de cette espèce chimiques

c'est égale à la quantité initiale + 1 x

puisqu'elle est produite elle est formée

donc sa quantité de matières va

augmenter nous allons maintenant évoqué

l'avancement maximale alors l'avancement

maximale il correspond à la plus petite

valeur de l'avancement pour laquelle la

quantité de l'un des réactifs nuls et se

réactif on va l'appeler leur actif

limitant donc nous allons reprendre

notre outil notre tableau gain qui me

sert d'outil et on va faire autant

d'hypothèses que de réactifs donc iy626

et une de plus et leurs actifs limitant

alors la quantité de co2 plus sera nulle

et donc on peut en déduire que x mask 1

sera égale à la quantité initiale du

rancié de + / 1 le qualifiant ce qui

métriques

deuxième hypothèse si à changer leur

actif une mi-temps alors x max 2 sera

égale à la quantité initiale dure

hydroxyde divisé par deux on va

distinguer trois cas le premier cas et

bien si x max 1 est inférieur x max 2

cela signifie que les ions s'est de plus

ce sont les réactifs limitant et donc x

max vo la valeur de x max un cas numéro

2 on a x max 2 qui est plus petit que x

max 1 donc h au mans et leurs actifs

limitant donc x-max vos it makes 2 et

enfin qu'un numéro 3 on a x max 1 qui

est égal à x max 2 est donc dans ce cas

là les deux actifs sans limite ans on

dit alors que nous avons introduit les

réactifs dans des proportions stocker

métrique ou que le mélange et tokyo

métriques dans ce cas là donc x max et

gallix vaccin est égale aussi à x max 2

voyons maintenant le cadet

transformation totale ou non au total le

système chimiques évolue donc de l'état

initial pour lequel l'avancement nuls

vers l'état final pour lequel

l'avancement est égal à xf qu'on va

appeler avancement finale est bien la

valeur de l'avancement au final on peut

le déterminer expérimentalement soit à

partir de la quantité de matière d'une

espèce réactive restante ou à partir de

l'espèce produite former le cas numéro

un c'est cxf égale x-max dans ce cas là

on en prend pouvoir en déduire que l'un

des réactifs a totalement disparu et que

la réaction est totale qu'un numéro 2 xf

est inférieur x-max dans ce cas là cela

signifie qu'il reste encore des réactifs

et donc la transformation n'est pas

totale en résumé dans cette capsule

vous devez connaître le vocabulaire vous

devez savoir établir le tableau

d'avancement et vous devez savoir

déterminer la composition du système à

l'état final voilà j'espère que c'est

tout compris à bientôt pour une

prochaine capsule