Avancement de réaction

Avancement de réaction
Unités SI mole (mol)
Dimension N
Nature Grandeur scalaire extensive
Symbole usuel
Expressions

L'avancement de réaction[1], initialement introduit par Théophile de Donder sous le nom de « degré d'avancement », permet de caractériser l'état d'avancement d'une réaction chimique entre son état initial (avant réaction) et son état final (après réaction).

Définition

L'avancement de réaction est noté par la lettre grecque ξ (ksi) et est défini par : où :

  • est la quantité initiale de la substance  ;
  • étant sa quantité dans l'état d'avancement considéré ;
  • son nombre stœchiométrique, pris en valeur algébrique (négatif si le constituant est un réactif, positif si c'est un produit de la réaction[a]).

L'avancement de réaction s'exprime en moles. Avant la réaction, .

Sa valeur dépend de la manière d'écrire l'équation stœchiométrique de la réaction (ou équation bilan), il faut donc toujours indiquer cette dernière. Elle est toutefois indépendante de la substance choisie pour la calculer.

Une définition plus générale est donnée par : . Pour une variation élémentaire, on a : .

Exemples de calcul

On considère la réaction d'équation-bilan : 2 H2 + O2 = 2 H2O avec les quantités initiales suivantes : 2 moles de H2, 1 mole de O2 et 0 mole de H2O.

Lorsque 1 mole de H2 aura été consommée, il restera 0,5 mole de O2 et il se sera formé 1 mole de H2O.

L'avancement de la réaction peut se calculer indifféremment par rapport à l'une quelconque des substances mises en jeu dans la réaction.

Par rapport à H2 : mol

Par rapport à O2 : mol

Par rapport à H2O : mol

Par contre, si on avait écrit : H2 + 1/2O2 = H2O et avec les mêmes quantités initiales et transformées on aurait :

  • par rapport à H2 : mol ;
  • par rapport à O2 : mol ;
  • par rapport à H2O : mol.

Ce qui illustre que, pour des mêmes quantités initiales et transformées, la valeur de l'avancement de réaction dépend de la manière d'écrire l'équation bilan.

Notes et références

Notes

  1. Dans l'équation de la réaction chimique, avec les réactifs à gauche du symbole de réaction et les produits à droite, les coefficients stœchiométriques sont écrits sans leur signe (voir exemples de calcul ci-dessus).

Références

  1. Union internationale de chimie pure et appliquée (1993). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (« Green Book »), 2e édition, Oxford: Blackwell Science. (ISBN 0-632-03583-8). p. 43. Version électronique.

Voir aussi