Chimie
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Calcul de l'avancement de réaction pour une réaction totale

Introduction

La notion d'avancement de réaction va considérablement faciliter le calcul de la composition d'un réacteur une fois la réaction chimique terminée. (Dans le langage des chimistes, on parlera plutôt de l'état final du système étudié.)

L'avancement de réaction sera encore utile pour déterminer des grandeurs liées aux quantités de produits consommés par une réaction chimique comme la chaleur dégagée.

Calcul de l'avancement de réaction pour une réaction totale

Soit la réaction totale :

+

à

+

Si l'état initial est défini ainsi en quantité de matière (mol)

L'état final sera :

ce bilan respecte la définition différentielle de l'avancement de réaction puisque la variation du nombre de mol du composé s'écrit : .

L'avancement de réaction se calcule en considérant que la réaction s'arrêtera lorsque l'un des réactifs ou sera totalement épuisé c'est à dire lorsque soit soit sera nul.

Une valeur de correspondant à un nombre de moles ou négatif n'a aucun sens.

Le réactif dont la quantité de matière peut s'annuler est le réactif minoritaire.

Lorsque les quantités de matière des deux réactifs peuvent s'annuler on dit que le mélange est en proportions stœchiométriques (il n'y a pas de réactif minoritaire et ).

Pour une réaction totale l'avancement de réaction sera donc la plus petite des deux valeurs (positives):

Soit .

La réaction étant totale, cette valeur de est la plus élevée possible on la notera donc .

Exemple : Cas de la chloration de l'éthane

Soit un mélange contenant 2 moles de dichlore et 2 moles d'éthane . La réaction de chloration de l'éthane qui se produit s'écrit :

Quel est l' avancement de réaction si cette dernière est supposée totale ?

  • Solution non détaillée

La valeur de est 0,333 mol

  • Solution détaillée

Reprenons le bilan de l'exemple général :

+

à

+

Etat initial en moles :

2

2

0

0

Etat final en fonction de x :

a donc pour valeur le plus petit nombre de moles qui annule l'un des deux nombres de moles des réactifs.

Soit valeur minimum entre 2 et 2/6 donc entre 2 et 0,333

La valeur de est donc = 0,333 mol

Cette valeur est égale à car la réaction est totale.

Légende :
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