Au cours d'une transformation chimique, des réactifs sont consommés et des produits sont formés. Les quantités de matière correspondantes évoluent jusqu'à la fin de la réaction : les quantités des réactifs diminuent, celles des produits augmentent.
La masse globale du système est quant à elle conservée (doc. 1).

À l'échelle macroscopique, on décrit le système chimique et son évolution par un modèle, celui de la réaction chimique et de l'équation de la réaction qui lui est associée.

Une transformation chimique est modélisée par une équation bilan qui rend compte des proportions dans lesquelles les réactifs réagissent et les produits se forment.

Les coefficients qui permettent d'ajuster une équation bilan s'appellent les nombres stœchiométriques.

• Il faut repérer une recombinaison des atomes entre eux pour valider l'existence d'une transformation chimique. Sinon c'est une transformation physique.

• Nombre stœchiométrique : nombre qui permet d'ajuster une équation bilan.

Il s'agit d'une grandeur permettant de suivre la réaction ; elle se note x et s'exprime en mole (mol). L'avancement correspond à la quantité de matière consommée pour un réactif dont le nombre stœchiométrique vaut 1.
À l'état initial, l'avancement est nul et il atteint sa valeur finale quand la réaction est terminée (doc. 2).

Exemple : \mathrm{S}_{2} \mathrm{O}_{8}^{2-}(\mathrm{aq})+2\, \mathrm{I}^{-}(\mathrm{aq}) \rightarrow 2\, \mathrm{SO}_{4}^{2-}(\mathrm{aq})+\mathrm{I}_{2}(\mathrm{aq})
Si on note x la quantité de \text{I}_2 formée, l'équation de la réaction permet de déduire que :

• la quantité de \mathrm{SO}_{4}^{2-} formée est de 2x mol ;
• la quantité de \mathrm{S}_{2} \mathrm{O}_{8}^{2-} consommée est de x mol ;
• la quantité de \mathrm{I}^{-} consommée est 2x mol.

Le tableau d'avancement est un outil permettant de comprendre l'évolution d'un système chimique.

Il permet de déterminer la composition finale de ce système en s'appuyant sur la notion d'avancement.

Un tableau d'avancement est toujours de la forme :

Celui des deux réactifs (\text{A} et \text{B}) qui s'épuise le premier est dit réactif limitant. Pour identifier le réactif dont il s'agit, il faut comparer les deux valeurs x_\text{max1} et x_\text{max2} qui vérifient les équations :

n_{0}(\mathrm{A})-3 x_{\max1 }=0 et n_{0}(\mathrm{B})-x_{\max2 }=0.

On ne retient que la plus petite de ces deux valeurs pour compléter la dernière ligne du tableau, avec les valeurs numériques correspondant au système chimique étudié.

• Même si mathématiquement deux valeurs de x_\text{max} sont calculables, seule la plus petite des deux a un sens pour le chimiste : on l'attribue au réactif limitant. Pourquoi ? Si on retenait la plus grande des deux, il y aurait des quantités négatives de réactifs restants, ce qui n'a chimiquement pas de sens !

Lorsque les réactifs s'épuisent tous en même temps, on dit qu'ils ont réagi dans les proportions stœchiométriques.

Ces proportions dépendent des nombres stœchiométriques dans l'équation bilan.

Dans l'exemple présenté dans la partie 2. B. du cours, cela impliquerait que :
\dfrac{n_{0}(\text{A})}{3}=\dfrac{n_{0}(\text{B})}{1} soit n_{0}(\text{A})=3\, n_{0}(\text{B}).
On trouverait alors : x_{\max }=\dfrac{n_{0}(\text{A})}{3}=n_{0}(\text{B}). En fin de réaction, il n'y aurait plus aucun des deux réactifs (voir doc. 3).

Pour travailler sur la notion d'avancement avec une animation, cliquez ici.

De façon implicite, on s'attend à vérifier expérimentalement qu'à l'état final on aura bien atteint l'avancement maximal x_\text{max} tel que calculé dans le tableau d'avancement.

Pourtant, il est judicieux de le vérifier car ce n'est pas forcément toujours le cas et pour une réaction dite limitée ou équilibrée, l'avancement final x_f déterminé expérimentalement peut être inférieur à x_\text{max} (voir

Activité 3, p. 52

).

• Proportions stœchiométriques : mélange des réactifs dans les proportions indiquées par les nombres stœchiométriques.


• Avancement final : celui qui correspond réellement à l'état final.