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L'équilibre hétérogène

Une vapeur en contact avec le solide (ou liquide) pur

Expérience

Deux tubes à essai bouchés renferment de du (di)iode(s) surmonté d'air. Il s'agit d'un équilibre hétérogène entre deux phases: Une phase solide dans laquelle le (di)iode est pur et une phase gazeuse. Le système est hétérogène. Portons les deux tubes à la même température et attendons le résultat:

L'intensité de coloration dans la phase gazeuse (donc la pression partielle de la vapeur de (di)iode) semble être la même.

Interprétation

Comme le (di)iode se trouve seul dans la phase inférieure solide, sa concentration $c$ $=$ $[I_2(s)]$ y est constante, et la loi de Guldberg et Waage nous donne dans les deux cas: $\frac{[I_2(g)]}{[I_2(s)]}$ $=$ $K$ $\frac{[I_2(g)]}{c}$ $=$ $K$ $[I_2(g)]$ = $K\cdot c $ À l'aide de la loi des gaz parfaits, examinons la pressions partielle du (di)iode dans la phase gazeuse : $P_{I_2(g)}$ $= $ $[I_2(g)]\cdot R\cdot T$ $P_{I_2(g)}$ $= $ $K \cdot c \cdot R\cdot T$ Comme produit de quatre constantes, nous trouvons une nouvelle constante: $P_{I_2(g)}$ $= $ $K_{sat}$

Généralisation

Quand une substance $X$ est en équilibre entre une phase gazeuse et une deuxième phase (liquide ou solide), et qu'elle est pure dans la deuxième phase, sa pression partielle dans la phase gazeuse est constante à l'équilibre et à une température donnée: $P_X(g)$ $ =$ $K_{sat}$ $K_{sat}$ est une constante à une température donnée qui s'appelle "pression de vapeur saturante" de la substance X dans la phase gazeuse.