Transformation totale et transformation limitée
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• calculer l'avancement maximal d'une réaction ;
• déterminer expérimentalement l'avancement final ;
• calculer le taux d'avancement final ;
• reconnaître une réaction totale et une réaction limitée ;
• comparer, grâce au pH, la réaction d'un acide fort et celle d'un acide faible avec l'eau.
Situation
Une réaction s'arrête-t-elle toujours parce qu'un réactif est épuisé ? Que se passe-t-il quand on dissout un peu d'acide éthanoïque dans l'eau ?
I. Avancement maximal et avancement final
1. L'avancement maximal
L'avancement maximal xM est la valeur que prendrait l'avancement final si le système évoluait jusqu'à la disparition du réactif limitant.
Exemple : 0,30 mol de fer et 1,2 L de dichlore (VM = 24 L.mol-1, soit 0,050 mol) :
2. L'avancement final est-il toujours maximal ?
On dissout 1 mL d'acide éthanoïque pur (d = 1,05 ; M = 60 g.mol-1) dans de l'eau pour obtenir 0,5 L de solution, dont le pH vaut 3,1.
- ni = 1,05 × 160 ≈ 1,75.10-2 mol.
- L'eau est le solvant, en excès : l'acide est limitant, xM = 1,75.10-2 mol.
- [H3O+]f = 10-3,1 ≈ 7,9.10-4 mol.L-1, d'où xf = [H3O+]f.V ≈ 4,0.10-4 mol (on néglige les ions H3O+ dus à l'eau).
Tableau d'avancement (en mol)
| État | Avancement | n(CH3COOH) | n(H2O) | n(CH3COO-) | n(H3O+) |
|---|---|---|---|---|---|
| initial | 0 | 1,75.10-2 | excès | 0 | 0 |
| final | xf | 1,71.10-2 | excès | 4,0.10-4 | 4,0.10-4 |
xf < xM : le réactif limitant n'a pas disparu. À l'état final, réactifs et produits coexistent : la transformation n'est pas totale.
II. Transformation totale et transformation limitée
1. Le taux d'avancement final
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