Certaines transformations sont quasi instantanées (une précipitation), d’autres durent des minutes ou des années (la rouille). La cinétique chimique étudie l’évolution temporelle d’un système : comment la mesurer, l’accélérer et la modéliser.
Une question sur ce cours ?
ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Identifier les facteurs cinétiques et le rôle d’un catalyseur
- Définir et déterminer une vitesse volumique de disparition ou d’apparition
- Déterminer un temps de demi-réaction
- Reconnaître une loi de vitesse d’ordre 1
- Interpréter un mécanisme réactionnel (actes élémentaires, intermédiaires)
1. Facteurs cinétiques et catalyse
- Température : en général, plus elle est élevée, plus la transformation est rapide (chauffage, ou au contraire trempe par refroidissement brutal pour stopper une réaction).
- Concentration des réactifs : plus elle est grande, plus la transformation est rapide.
- Catalyseur : espèce qui accélère une réaction sans être consommée (elle est régénérée et n’apparaît pas dans l’équation). Catalyse homogène (même phase que les réactifs), hétérogène (phase différente), enzymatique (enzyme).
2. Vitesse volumique et temps de demi-réaction
vdisp(A) = − et vapp(P) =
Temps de demi-réaction t_{1/2} : Durée au bout de laquelle l’avancement atteint la moitié de sa valeur finale. Pour une réaction totale, c’est la durée nécessaire pour consommer la moitié du réactif limitant.
En général, la vitesse de disparition d’un réactif diminue au cours du temps, car sa concentration diminue.
3. Loi de vitesse d’ordre 1
vdisp(A) = k × [A]
On en déduit l’équation différentielle = −k[A], dont la solution est [A](t) = [A]0 × e−kt. Le temps de demi-réaction ne dépend alors pas de la concentration initiale :
t1/2 =
4. Mécanisme réactionnel
- Une réaction se produit en réalité en plusieurs actes élémentaires, qui se déroulent à l’échelle microscopique en une seule étape.
- Les espèces formées puis consommées sont des intermédiaires réactionnels ; un catalyseur est consommé puis régénéré.
- Dans un acte élémentaire, on représente le mouvement d’un doublet d’électrons par une flèche courbe, d’un site donneur (riche en électrons : doublet non liant, liaison multiple, charge −) vers un site accepteur (pauvre en électrons : atome δ+, charge +).
À retenir
- Facteurs cinétiques : température, concentration, catalyseur.
- vdisp(A) = − (pente de la tangente).
- t1/2 : avancement égal à la moitié de l’avancement final.
- Ordre 1 : v = k[A], [A] = [A]0e−kt, t1/2 = .
- Flèche courbe : d’un site donneur vers un site accepteur de doublet.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.