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Considérons le système en équilibre Ni solide plus CO2 gazeux en équilibre avec CO gazeux plus NiO solide. Quelle est l’expression correcte de la constante d’équilibre pour ce système ?
La constante d’équilibre, ou 𝐾c, est utilisée pour quantifier l’équilibre d’une réaction chimique. Soit une réaction chimique générale telle que celle-ci, où les lettres minuscules représentent les coefficients stœchiométriques et les lettres majuscules les espèces chimiques impliquées dans la réaction. Voyons comment définir la constante d’équilibre.
Au numérateur de notre expression, on écrit les concentrations à l’équilibre des produits. Dans cette formule, la concentration est indiquée entre crochets. Les concentrations à l’équilibre des réactifs iront au dénominateur. Ces concentrations à l’équilibre peuvent être exprimées en molarité, en moles par litre ou en moles par décimètre cube.
Pour compléter l’expression de la constante d’équilibre, chaque espèce chimique doit être élevée à la puissance de son coefficient stœchiométrique. Il est important de noter que l’on définit la constante d’équilibre pour un système fermé, qui est un système qui n’échange pas de matière avec l’environnement. Si le système n’est pas fermé, la matière peut s’échapper avec le temps, entraînant une modification des concentrations. Maintenant que nous savons comment écrire l’expression d’une constante d’équilibre, écrivons celle qui correspond à l’équation de ce problème.
La première chose à faire pour créer l’expression de la constante d’équilibre est de mettre les concentrations des produits au numérateur. Mettons les produits monoxyde de carbone et oxyde de nickel entre crochets pour indiquer qu’on parle de la concentration. Ensuite, écrivons les concentrations des réactifs, le dioxyde de carbone et le nickel, au dénominateur. Il y en a un coefficient un implicite devant chaque espèce chimique dans cette équation de réaction. Chaque espèce chimique doit donc être élevée à la puissance un. Puisqu’un nombre élevé à la puissance un est égal à lui-même, on peut donc omettre les puissances dans notre expression de constante d’équilibre.
La constante d’équilibre est presque écrite, mais il y a un point que nous n’avons pas encore couvert. Notez que le réactif nickel et que le produit oxyde de nickel se trouvent tous deux à l’état solide. La concentration d’une espèce chimique à l’état solide ne change pas beaucoup lorsqu’on s’approche de l’équilibre. Ainsi, les solides ne sont pas inclus dans l’expression de la constante d’équilibre. Nous allons donc supprimer les concentrations de l’oxyde de nickel et de nickel de notre expression 𝐾 c. Nous avons maintenant la bonne expression de la constante d’équilibre de ce système. 𝐾c est égale à la concentration en monoxyde de carbone divisée par la concentration en dioxyde de carbone.
