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Nous avons vu précédemment que l'enthalpie libre d'un système dans lequel la transformation X à P se produit a pour expression :
G = ( 1- x ).( µ°X + R.T Ln (aX) ) + x . ( µ°P + R.T Ln (aP) )
Nous allons à présent continuer d'étudier la variation de G en fonction de x suivant l'état physique de X et P et en tirer les conséquences quand à l'évolution du système .
Pour un solide pur (ou un liquide pur), l'activité est égale à 1.
Nous avons donc aX = aP = 1, valeur indépendante de x.
L'expression de G devient donc G = (1 - x).(µ°X + R.T Ln (1) ) + x . ( µ°P + R.T Ln (1) )
soit G - µ°X = x . DrG° .
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Reprenons, comme dans le paragraphe précédent
le cas où DrG° = - 3000 J.mol-1.
Dans le cas d'une réaction X (solide) à P (solide)
l'enthalpie du système G ne fait que diminuer
avec x et DrG
= DrG° < 0 quel
que soit x .
La réaction X (solide) à P (solide) est donc totale , elle ne s'arrête qu'avec la disparition complète du réactif X.
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C'est la grande différence avec une réaction s'effectuant en phase homogène, un processus totalement hétérogène sera soit total soit impossible suivant le signe de DrG°.
L'animation ci-dessous vous permet de faire varier l'enthalpie libre standard DrG° de la réaction et de visualiser l'influence de cette variation sur la forme de la courbe G = f(x) . Elle vous permet également de constater l'influence de cette variation sur la position d'équilibre.
Lorsqu'une transformation du type X à P se déroule dans un système à température constante, la transformation s'arrète lorsque l'avancement de réaction est tel que l'enthalpie libre du système atteint la valeur la plus faible possible.
Lorsque la transformation X à P se produit en phase homogène, cette valeur de G correspond à un minimum, c'est à dire à la valeur de x = xeq telle que dG/dx = DrG = 0 . La valeur de xeq dépend de DrG° : plus DrG° est négative et plus la valeur de xeq est proche de la valeur maximale . Au contraire, plus DrG° est positive et plus xeq est faible .
Lorsque la transformation se produit entre deux solides ou un solide et un liquide , alors cette valeur minimale de G correspond à x = xmax si DrG° est négative où à x = 0 si DrG° est positive. Pour une réaction de ce type, ou bien la réaction est totale, ou bien elle ne se fait pas du tout ! La fusion de la glace est un exemple d'une telle transformation : à une température inférieure à 0°C DrG° est positive et donc on ne peut pas avoir d'eau liquide coexistant avec la glace en dessous de 0°C, de même, à une température supérieure à 0°C DrG° est négative et un glaçon placé à une température de 20°C fond totalement.
SIMULATEUR
Vous trouverez la simulation suivante dans la section simuler. Pour y accéder,
cliquez sur l'icône 
dans le bandeau de
gauche et choisissez le chapitre correspondant dans la table des matières. Ces
simulations sont toujours interactives.
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Simulateur de l'évolution de l'enthalpie libre d'un système en cours d'évolution. Ce simulateur vous permet de visualiser la variation de G en fonction de l'avancement de réaction pour des réactions de type a A à b B, lorsque A et B sont dans divers états physiques. Il vous permet également de faire varier le DrG° associé à la transformation et de constater l'influence de ce paramètre sur la position d'équilibre. Vous pourrez aussi étudier l'influence de la pression totale sur la position d'équilibre, comparer plusieurs situations en visualisant plusieurs courbes simultanément, comparer l'évolution à pression ou à volume constant.... |
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