📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Le second principe de la thermodynamique stipule que pour tout système isolé, l'entropie $S$ ne peut qu'augmenter : $\Delta S_{univ} = \Delta S_{sys} + \Delta S_{ext} \geq 0$. L'entropie est une fonction d'état liée au désordre microscopique. L'enthalpie libre de Gibbs est définie par : $G = H - TS$. À $T$ et $P$ constantes : $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$.
- Si $\Delta G < 0$ : la réaction est spontanée.
- Si $\Delta G > 0$ : la réaction est non spontanée.
- Si $\Delta G = 0$ : le système est à l'équilibre.
Méthodes à maîtriser
- Calculer $\Delta S^\circ_r$ à partir des entropies molaires standards : $\Delta S^\circ_r = \sum \nu_i S^\circ_i$.
- Déterminer la spontanéité d'une réaction en calculant $\Delta G^\circ_r = \Delta H^\circ_r - T\Delta S^\circ_r$.
- Utiliser la relation entre $\Delta G^\circ$ et la constante d'équilibre $K$ : $\Delta G^\circ = -RT \ln K$.
Exemples corrigés
Soit la réaction $A(g) \rightarrow B(g)$ avec $\Delta H^\circ = -20 \text{ kJ/mol}$ et $\Delta S^\circ = -50 \text{ J/mol.K}$ à $298 \text{ K}$. $\Delta G^\circ = -20000 - (298 \times -50) = -20000 + 14900 = -5100 \text{ J/mol}$. Comme $\Delta G^\circ < 0$, la réaction est spontanée.
Erreurs fréquentes
- Oublier de convertir les unités : $\Delta H$ est souvent en kJ et $\Delta S$ en J. Il faut tout mettre en Joules.
- Confondre $\Delta G$ (conditions réelles) et $\Delta G^\circ$ (conditions standards).
- Oublier le signe moins dans la formule $\Delta G^\circ = -RT \ln K$.