Équilibre chimique et constante d'équilibre
Certaines réactions sont réversibles : elles se produisent simultanément dans le sens direct (réactifs → produits) et dans le sens indirect (produits → réactifs). À l'état d'équilibre, les deux vitesses se compensent exactement — les concentrations n'évoluent plus, mais l'agitation moléculaire continue (équilibre dynamique).
Pour toute réaction $a\,A + b\,B \rightleftharpoons c\,C + d\,D$, la constante d'équilibre $K$ (sans unité, à température fixée) caractérise l'état d'équilibre atteint indépendamment de la composition initiale.
- Les solides purs et le solvant eau n'apparaissent pas dans l'expression de $K$.
- Chaque concentration est adimensionnée en la rapportant à $c^\circ = 1\,\text{mol·L}^{-1}$ : $K$ est sans unité.
- $K$ ne dépend que de la température, pas des concentrations initiales ni du volume.
- $K \gg 1$ : réaction quasi-totale ; $K \ll 1$ : réaction très limitée ; $K$ intermédiaire : équilibre effectif.
- Écrire l'équation équilibrée ; identifier les espèces intervenant dans $K$ (exclure solides purs et solvant).
- Dresser le tableau d'avancement : état initial, état en cours ($x$), état d'équilibre ($x_{\text{éq}}$).
- Exprimer les concentrations à l'équilibre en fonction de $x_{\text{éq}}$ et du volume $V$.
- Poser $K = Q_r(x_{\text{éq}})$ et résoudre (souvent équation du 2nd degré ou simplification par symétrie).
- Calculer $\tau = x_{\text{éq}}/x_{\text{max}}$ et interpréter : $\tau \gt 0{,}99$ quasi-total ; $\tau \lt 0{,}01$ très limité.
- Inclure l'eau (solvant) ou un solide pur dans $K$ — interdit.
- Oublier l'exposant stœchiométrique : $[\text{HI}]^2$, pas $[\text{HI}]$.
- Confondre $K$ (constante, fixée par $T$) et $Q_r$ (variable) : $Q_r$ varie au cours de la réaction et tend vers $K$.
- Calculer $Q_{r,i}$ avec les concentrations d'équilibre au lieu des concentrations initiales.