Chapitre 2- Chimie : Transformations chimiques s’effectuant dans les deux sens

Dans ce chapitre, on étudie les réactions chimiques réversibles, celles qui peuvent se dérouler dans les deux sens : un sens direct (réactifs → produits) et un sens inverse (produits → réactifs). Elles ne sont généralement pas totales et atteignent un état d’équilibre dynamique.

1. Réactions acide-base (Brønsted)

Selon Brønsted :

• - Un acide est une espèce chimique qui cède un proton H⁺.

• - Une base est une espèce chimique qui capte un proton H⁺.

- Chaque acide possède une base conjuguée, formant un couple acide/base.
Exemple sur la page 1 :
CH₃COOH (acide) ↔ CH₃COO⁻ (base).

- Certaines espèces peuvent être acide ou base selon la situation : ce sont les ampholytes (ex. : l’eau).

- Lors d’une réaction acide-base, il y a échange de proton entre deux couples acide-base.

2. Le pH d’une solution aqueuse

Le pH dépend de la concentration en ions oxonium H₃O⁺ :
pH = –log[H₃O⁺]

Le document rappelle que le pH-mètre permet une mesure précise.

3. Avancement d’une réaction chimique

Pour suivre une réaction, on utilise :

• - l’avancement x : quantité de matière transformée ;

• - l’avancement maximal xₘₐₓ : lorsque le réactif limitant a entièrement réagi ;

• - l’avancement final x𝒇 : état final réel, si la réaction est limitée.

- Le taux d’avancement τ = x𝒇 / xₘₐₓ permet de savoir si une réaction est :

• totale (τ = 1),

• limitée (τ < 1).

- L’exemple de la dissociation de l’acide éthanoïque (page 2) montre que seule une faible partie réagit : τ ≈ 2,3 %, donc la réaction est limitée.

4. Équilibre dynamique

À l’équilibre :

• - les quantités de matière des espèces ne varient plus ;

• - pourtant, les deux réactions inverses continuent, mais à vitesses égales ;

• - le système n’évolue plus macroscopiquement.

- L’interprétation microscopique (page 3) montre que la vitesse de la réaction directe diminue, tandis que la vitesse de la réaction inverse augmente jusqu’à ce qu’elles deviennent égales.

5. Exemple de réaction limitée : acide benzoïque

Le dernier exercice (page 4) montre que :

• - seule une petite fraction de l’acide est transformée (≈ 8 %),

• - le pH final obtenu est 3,

• - les réactions acide/base atteignent toujours un équilibre où réactifs et produits coexistent.

À retenir

- Les réactions acide-base sont souvent réversibles.
- Les réactions limitées atteignent un équilibre dynamique où les deux sens se compensent.
- Le pH permet de suivre l’état du système.
- Le taux d’avancement montre si la réaction est totale ou limitée.