Unités de la constante d'équilibre

[Kikoo <3 Bieber]

Salut, amis de la chimie :zen:

petite question rapide: pourquoi une constante d'équilibre d'une réaction quelconque est toujours donnée sans unités?

je sais que c'est en lien avec le comportement non-idéal des substances, mais...pourriez vous m'en dire plus svp. :lol3:

bisous

Yo again,

Alors une constante d'équilibre, c'est le rapport des concentrations des produits et réactifs d'une réaction chimique à l'état final. En gros, c'est le quotient de réaction à l'équilibre.
On la définit généralement lorsque la réaction est inversible.

Considérons la réaction suivante (copié-collée de wiki, ou presque) :

avec et des espèces chimiques;
est le coefficient stoechiométrique de l'espèce et de manière respective pour ;
et le nombre de constituants dans chaque côté de l'équation.

Le quotient de réaction est :
(les alpha sont l'activité de chaque espèce) que l'on écrit aussi :
, avec (resp. ) la concentration des réactifs et produits, si et seulement si ils sont tous sous état aqueux.

Ce rapport à l'équilibre devient :

Or le terme d'en haut est un produit de concentrations, et le terme du bas aussi.
Lorsqu'on divise des grandeurs physiques ayant la même unité, la grandeur qui en résulte est un nombre, c'est-à-dire une grandeur sans dimension.

Cela explique que le quotient de réaction, et plus spécifiquement la constante d'équilibre, n'ont pas d'unité !

[Kikoo <3 Bieber]

Mais non, c'est juste l'écriture qui est impressionante !

Prends une réaction au hasard, par exemple :



Le quotient de réaction à l'état initial est

Tu remarqueras que nous ne prenons l'activité des espèces (qui vaut leur concentration) qui sont sous état aqueux seulement ! Des espèces à l'état liquide, solide ou gazeux ont une activité de 1.

Supposons que les deux solutions de sulfate de cuivre et de sulfate de zinc ont une même concentration, donc le quotient de réaction à l'état initial vaut :



Et ce chiffre 1 représente un rapport, ce n'est rien d'autre qu'un simple nombre !

[Kikoo <3 Bieber]

Désolé de mon absence !

Tu pourrais me donner toutes les infos de l'énoncé s'il-te-plait ? Car sachant que les espèces mises en jeu sont des gaz, ça rend la chose intéressante...

[Skullkid]

Il y a en effet une subtilité dans l'écriture des quotients de réaction, qui sont bel et bien sans unité dans la convention la plus courante. La définition que j'avais dans mon bouquin de lycée précisait bien que le quotient de réaction est le quotient des nombres donnant la concentration en moles par litre (et non pas des concentrations elles-mêmes) des espèces impliquées, élevés aux puissances idoines.

Si on prend une réaction A + B = C dans un mélange qui contient une mole par litre de A, B et C, le quotient de réaction associé est 1/1² = 1 et non pas (1 mole par litre)/(1 mole par litre)² = 1 litre par mole. Si on veut absolument écrire les formules avec les concentrations elles-mêmes, il convient de rajouter le facteur 1 mol par litre élevé à la puissance adéquate pour que le résultat soit sans dimension.

À noter bien sûr que ce n'est qu'une convention utilisée pour simplifier les choses, ça ne changerait rien en pratique de laisser une unité aux quotients de réactions.

[Kikoo <3 Bieber]

Oui, tout à fait ! J'ai oublié de préciser ceci ;)