Quelques notions de thermodynamique de la réaction chimique

Soit un réaction chimique exprimée de la façon la plus générale :

La fonction thermodynamique qui permet d'étudier l'évolution d'un système chimique est l'enthalpie libre ou fonction de Gibbs G, dont la variation, lors d'une transformation  changeant la composition est :

m_i est le potentiel chimique de l'espèce i et dn_i la variation de sa quantité lors de la transformation envisagée.

A T et P constantes, ce qui est le cas ici,  

Lors d'une réaction chimique les dn_i ne varient pas indépendamment : dn_i = n_i dx , x étant l'avancement de la réaction, l'expression de dG devient  

Si dG < 0 la transformation est possible spontanément

Si dG=0 l'équilibre est réalisé :

Expression du potentiel chimique selon l'espèce considérée :

Pour une espèce "corps pur", c'est à dire unique constituant de sa phase :

 
le potentiel chimique reste égal au potentiel chimique standard

Pour le solvant, l'eau dans le cadre de ce cours :

le potentiel chimique est celui du solvant pur   

Pour un soluté neutre de concentration c_i :

a_i est l'activité, g_i le coefficient d'activité
et c⁰ la concentration de l'état de référence choisi (1mol.L^-1).

On omettra ensuite d'écrire c⁰ et en se souvenant que c_i est en mol.L^-1.

Pour un soluté chargé, de concentration c_i et de nombre de charge (algèbrique) z_i :

Le calcul du coefficient d'activité fait intervenir la force ionique

 calculée en prenant en compte toutes les espèces présentes, en fait seuls les ions interviennent réellement car z_i=0 pour les espèces neutres.

 si I<0,02 

Notons que si on effectue des transformations en fixant la valeur de la force ionique, les coefficients d'activités des espèces chargées seront fixés.
C'est ce que l'on appelle : travailler à force ionique fixée.

Pour un gaz dans un mélange gazeux :

On peut omettre le terme p⁰ si la fugacité est exprimée en bar.