Physicochimie et sciences de la vie

Quotient de réaction Q

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À l'équilibre, le quotient devient la constante d'équilibre, K:

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Dans les expressions de Q et K, on remplace les activités par des grandeurs qui mesurent la quantité des réactifs et produits. Cela nécessite de choisir judicieusement l'état standard.

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Illustrations

i.1
Écrire le quotient des réactions suivantes en fonction de l'activité des réactifs et produits; choisir ensuite un état standard judicieux pour chaque réactif et produits; réécrire enfin le quotient de la réaction en fonction des quantités de réactifs et produits.
  1. H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (g)
  2. NH3 (g) + CH3COOH (aq) → NH4+ (aq) + CH3COO¯ (aq)
  3. Cu (s) + 2 H+ (aq) → Cu2+ (aq) + H2 (g)
  4. 2 H2O (l) → H3O+ (aq) + OH¯ (aq)
 


i.2
On considère la réaction: N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
  1. Calculez ΔG° et la constante d'équilibre K pour la réaction à 25°C;
  2. Que vaut ΔG si on maintient la pression des gaz dans le réacteur à 25 Pa pour l'azote et l'hydrogène et 1 bar pour l'ammoniac? La réaction est-elle spontanée?
  3. Que deviennent ΔG° et K si on écrit plutôt la réaction sous la forme: ½ N2 (g) + 3/2 H2 (g) → NH3 (g)
c) -32.90 kJ.mol-1; 5.805×105; réaction spontanée; d) Q = 2.560×1014; ΔG = 49.34 kJ.mol-1; réaction non spontanée; e) K→K½ et ΔG°→½ΔG°


i.3
La synthèse de la glutamine à 25°C:

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s'accompagne de ΔG°' = +14 kJ. En milieu physiologique la concentration molaire de l'ammoniac dissous est à peu près constante, [NH3] = 0.01M. Dans quel domaine de [glutamine]/[glutamate] la réaction est-elle spontanée? On supposera que tous les coefficients d'activité tendent vers 1. [glutamine]/[glutamate] inférieur à 3.53×10-5


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