⚖️ L'équilibre chimique : une réaction dans les deux sens
À l'équilibre, une réaction chimique ne s'arrête pas : elle fait du sur-place, comme deux files d'attente qui s'échangent des gens à la même vitesse. Règle les vitesses, ajoute du A, retire du B, et deviens imbattable pour prédire où le système va repartir. Même un K mystère ne te résistera pas !
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Au début, il n'y a que des A : seule la transformation A → B a lieu, Q = [B]/[A] part de 0 et augmente.
- Peu à peu, la transformation inverse B → A s'accélère et la transformation directe ralentit, jusqu'à ce que les deux flèches aient la même épaisseur : les vitesses sont égales.
- À l'équilibre, le nombre de A et de B ne varie presque plus, alors que les compteurs de transformations continuent de grimper : c'est un équilibre dynamique, et Q reste égal à K.
- Après une perturbation (ajout de A, retrait de B…), Q s'écarte de K, puis le système évolue spontanément jusqu'à ce que Q revienne à K.
Expériences à faire
- Avec k1 = 0,30 s−1 et k2 = 0,15 s−1, quelle valeur de Q lis-tu à l'équilibre ? Compare avec k1/k2.
- Double k1 et k2 en même temps : l'équilibre est-il atteint plus vite ? Sa composition change-t-elle ?
- Ajoute 40 A à l'équilibre : Q devient-il plus petit ou plus grand que K ? Dans quel sens le système évolue-t-il ?
- Retire du B plusieurs fois de suite : la part de B à l'équilibre change-t-elle ? Et la quantité totale de B fabriquée ?
- Coche ✏️ Mes valeurs et pars d'un bécher qui ne contient que des B : le système atteint-il la même part de B à l'équilibre qu'en partant de A seuls ?
La chimie derrière l'animation
- Pour la réaction A ⇌ B, le quotient de réaction vaut Qr = [B] / [A]. À l'équilibre, il prend une valeur constante : la constante d'équilibre K (qui ne dépend que de la température).
- Équilibre dynamique : la vitesse de la réaction directe (k1 × [A]) égale celle de la réaction inverse (k2 × [B]), d'où K = [B]éq / [A]éq = k1 / k2.
- Critère d'évolution spontanée : si Qr < K, le système évolue dans le sens direct ; si Qr > K, dans le sens inverse ; si Qr = K, il est à l'équilibre.
- Ajouter un réactif ou retirer un produit diminue Qr : le système évolue dans le sens direct. C'est ainsi qu'on améliore le rendement d'une synthèse, par exemple d'une estérification (K ≈ 4).
- Modèle : chaque particule a, pendant une durée dt, la probabilité k × dt de se transformer. Avec quelques centaines de particules, Q fluctue légèrement autour de K.
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