Comment fait on un tableau d'avancement en chimie ?
Un tableau d'avancement, n'est pas ce qu'il y a de plus compliqué en chimie, mais encore faut il en comprendre les bases.
Si l'on prend une réaction classique, comme par exemple, la combustion du méthane CH(4).
La combustion du méthane s'écrit comme ceci :
CH(4) + 2O(2) -> CO(2) + 2H(2)O
Il faut lire :
1 mole de méthane réagit avec 2 moles de dioxygène pour donner 1 mole de dioxyde de carbone et 2 moles d'eau.
NB : le chiffre entre parenthèses est le nombre d'atomes d'hydrogène dans la molécule de méthane.
Tout chimiste sait qu'un corps en réaction connaît 3 états successifs qui sont :
- L'état initial, (les réactifs ne sont pas encore consommés et aucun produit n'est encore formé).
- L'état en cours de transformation, (les réactifs se transforment en produits).
- L'état final, (c'est la fin de la réation).
On fait alors un tableau avec trois colonnes, (état, avancement, équation chimique).
On note x la quantité de matière consommée et formée.
Dans la colonne Etat, on note les 3 états successifs de la réaction.
Dans la colonne Avancement, on note pour l'état initial x=0, car aucune quantité de matière n'est consommée ni formée ; pour l'état en cours on note seulement x, et pour l'état final, on note x=x(max).
On trace une colonne pour chaque réactif et chaque produit.
Dans la première ligne, on note pour chaque réactif sa quantité de matière réelle, calculée par la formule :
n = masse en g / masse molaire en g.mol-1
On ne note évidemment rien pour les produits, qui n'ont pas encore été formés.
Dans la ligne en cours, on note pour les réactifs la quantité de matière diminuée par le nombre de x donné par l'équation chimique.
Exemple avec la combustion du méthane :
pour CH(4) : n-x car 1 mole de CH(4) réagit avec 2 moles de O(2).
pour 2O(2) : n-2x car 2 moles de dioxygène réagissent avec 1 mole de méthane.
Pour les prduits, on note alors x pour le CO(2) et 2x pour le O(2) car 2 moles de dioxygène sont formées.
Maintenant, il faut trouver x.
Une simple équation à 1 inconnue nous permet de le trouver.
Pour le méthane où on a mis n-x, on pose n-x=0, ce qui suppose que le méthane sera le réactif limitant, celui qui sera totalement consommé.
n-x=0 donne : x=n.
Pour le cas du dioxygène, on a mis n-2x, on pose également n-2x=0, ce qui suppose aussi que le O(2) sera le réactif limitant.
n-2x=0 se résout pour donner :
x=n/2.
On se retrouve alors pour la plupart des cas avec 2 x différents. Le x a retenir est le plus petit. On le remplace alors en-dessous de chaque case, en le multipliant par le nombre de moles indiqué dans le membre produits de l'équation chimique, si nécessaire.