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L'équilibre chimique entre gaz

La loi des pressions partielles

Définition

La → pression partielle d'une substance gazeuse $X$ dans un mélange gazeux est la pression qu'exercerait $X$ s'il occupait seul tout le volume $V$

Pression partielle et molarité

Pour un gaz $X$ dans un mélange gazeux de volume $V$, la pression partielle est donnée par la loi des gaz parfaits: $P_X$ $=$ $\frac{n_X\cdot R\cdot T }{V}$ $=$ $\frac{n_X}{V}\cdot R\cdot T$ d'où:

Pression partielle d'une substance gazeuse $X$ dans un mélange gazeux de volume $V$: $P_X$ $=$ $[X]\cdot R\cdot T$ (1) où $[X]$ est la molarité du gaz $X$ dans le mélange gazeux.

Pression partielle et constante d'équilibre

Puisqu'un équilibre entre gaz $aX$ $+$ $bY$ $...$ $\leftrightarrows$ $cC$ $+$ $dD$ $... $ se passe toujours dans une seule phase, la loi de Guldberg et Waage est valable: $K_c$ $=$ $\frac{[C]^c[D]^d...}{[X]^a[Y]^b...}$ (2) En introduisant (1) dans (2), il vient: $K_c$ $=$ $\frac{(\frac{P_C}{RT})^c(\frac{P_D}{RT})^d...}{(\frac{P_X}{RT})^a(\frac{P_Y}{RT})^b...}$ $=$ $\frac{P_C^cP_D^d...}{P_X^aP_Y^b...}(RT)^{a+b+...-(c+d+.. )}$ Comme $K_c$ dépend uniquement de la température, il en est de même pour : $K_p$ $=$ $\frac{K_c}{(RT)^{a+b+...-(c+d+.. )}}$ d'où:

Équilibre entre gaz: $K_p$ $=$ $\frac{P_C^cP_D^d...}{P_X^aP_Y^b...}$ où $K_p$ est la constante d'équilibre de pression. $K_p$ dépend uniquement de la température.

Relation entre $K_p$ et $K_c$

Il découle du calcul précédent que:

$K_c$ $=$ $K_p(RT)^{a+b+...-(c+d+..)}$ où $a$ $+$ $b$ $+$ $... $ $-(c+d+.. )$ est la différence entre les sommes des coefficients des réactifs et des produits.