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Lequel des énoncés suivants n’affectera jamais la position d’équilibre ? (A) la pression, (B) le catalyseur, (C) la température, (D) la concentration des réactifs, ou (E) la concentration des produits.
La position d'équilibre est le rapport entre les concentrations du produit et du réactif à l'équilibre. Pour comprendre lesquelles de ces conditions n'affecteront jamais la position d'équilibre, considérons la réaction d'équilibre entre le tétroxyde de diazote et le dioxyde d'azote.
Lorsque cette réaction est à l’équilibre dynamique, les vitesses des réactions directes et inverses sont les mêmes et les concentrations des réactifs et des produits restent constantes. À l’équilibre dynamique, cette réaction aura une certaine position d’équilibre en fonction des conditions de réaction. L’équilibre dynamique continuera et la position d’équilibre restera la même, sauf si les conditions sont modifiées. Si la pression est augmentée, l’équilibre se déplacera vers le côté des réactifs qui a le moins de moles de gaz. Ainsi, une partie du dioxyde d'azote sera transformée en tétroxyde de diazote. Cela continuera jusqu’à ce qu’un nouvel équilibre dynamique soit établi.
Dans cet exemple, lorsque la pression augmentait, la concentration du produit diminuait et la concentration du réactif augmentait. Ainsi, un changement de pression peut modifier la position d'équilibre. Comme nous voulons savoir laquelle des conditions n’affectera jamais la position d’équilibre, le choix de réponse (A) ne peut pas être la réponse à cette question.
Maintenant, considérons ce qui se passerait si nous changeions la température. D'après la valeur positive du changement d'enthalpie fournie, nous pouvons voir que la réaction directe est endothermique, ce qui signifie que la chaleur est absorbée de l'environnement pendant la réaction. La réaction inverse est donc exothermique, ce qui signifie que la chaleur est libérée dans l'environnement pendant la réaction. Le chauffage du récipient de réaction fournit de l’énergie au système, ce qui favorise la réaction endothermique. Ainsi, une partie du tétroxyde de diazote sera transformée en dioxyde d'azote jusqu'à ce que l'équilibre dynamique soit rétabli.
Dans cet exemple, lorsque la température a été augmentée, la concentration du produit a augmenté et la concentration du réactif a diminué. Ainsi, un changement de température peut modifier la position d'équilibre. Par conséquent, le choix de réponse (C) ne peut pas être la réponse à cette question.
Voyons maintenant ce qui se passe si l'on augmente la concentration des réactifs après avoir établi un équilibre dynamique. Certains de ces réactifs qui viennent d’être ajoutés se transformeraient en produits jusqu’à ce que l’équilibre dynamique soit rétabli. Une fois encore, les concentrations du réactif et du produit ont changé, modifiant la position d'équilibre. Ainsi, le choix de réponse (D) n'est pas la réponse à cette question.
Voyons maintenant ce qui se passerait si nous diminuions la concentration des produits en les retirant entièrement du récipient de réaction. Afin de rétablir l’équilibre, certains des réactifs doivent être transformés en produits. Ainsi, en changeant la concentration des produits, on modifie la position d'équilibre. Donc, le choix de réponse (E) ne peut pas être la réponse à cette question.
Cela nous laisse avec le choix de réponse (B), le catalyseur. Un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse de réaction. Un catalyseur accélère la vitesse des réactions directe et inverse au même degré. Ainsi, lorsqu'un catalyseur est ajouté, l'équilibre dynamique s'établit plus rapidement, mais il n'a aucun effet sur les concentrations des réactifs et des produits à l'équilibre. Par conséquent, l’ajout d’un catalyseur n’aura aucun effet sur la position d’équilibre.
En conclusion, la condition qui n’affectera jamais la position d’équilibre est le choix de réponse (B), le catalyseur.
