Cinétique chimique : Cours-Résumés-TD-Exercices-Examens-Corrigés

La cinétique chimique est la science qui s’occupe de la façon dont les réactions chimiques procèdent (mécanisme) et de leur vitesse Deux motivations principales pour étudier la cinétique :

• Prédire les facteurs qui peuvent influer sur la vitesse : température, pression, concentrations, présence d’un catalyseur.
• Relier la vitesse au mécanisme : une réaction dont nous écrivons l’équation stœchiométrique de manière globale, est en fait une succession de réactions élémentaires.
• Ces deux motivations relèvent de la cinétique proprement dite. on peut aussi s’intéresser au rôle de la vibration a la rotation cette description relève de la dynamique chimique.

Une réaction chimique est la modification de l’assemblage des atomes constituants les molécules de réactifs pour conduire à de nouvelles molécules produits.

Etudier une réaction consiste à envisager deux problèmes dont elle dépend :

• La thermodynamique étudie l’énergie de l’état initial.
• La cinétique met en évidence les intermédiaires.

La vitesse des réactions :

• D’un point de vue pratique, la vitesse d’une réaction est une grandeur observable et mesurable au niveau macroscopique et qu’il est intéressant de pouvoir moduler.
• D’un point de vue théorique, l’étude de la vitesse d’une réaction constitue un moyen d’obtenir des informations sur un mécanisme, c’est-à-dire sur tout ce qui se passe au niveau microscopique pendant la réaction et qui n’est pas observable directement.

Vitesse de réaction. Définition et mesure :

Une réaction n’est pas un phénomène instantané, c’est un processus qui se déroule dans le temps et qui a une durée. A tout moment de son déroulement, des molécules de réactifs disparaissent et des molécules de produits se forment. Le temps nécessaire à la réalisation d’une réaction, autrement dit la vitesse de son déroulement, varie énormément de l’une à l’autre. Ainsi, il faut plusieurs millions d’années pour former du pétrole, mais il ne faut qu’une infime fraction de seconde au TNT pour exploser.

Les facteurs déterminants de la vitesse d’une réaction :

• La température : une élévation de température accélère habituellement les réactions.
• La concentration, ou la pression partielle, des réactifs : une réaction est généralement d’autant plus rapide qu’elles sont importantes.
• Le contact entre les réactifs : si les réactifs ne sont pas miscibles, la vitesse de réaction dépend de leurs possibilités de contact, ainsi, de petites particules réagiront en général plus rapidement qu’une masse importante.
• La nature du solvant : dont nous avons déjà parlé précédemment.
• La catalyse : la présence de certains corps accélère parfois les réactions, sans qu’ils interviennent dans leur bilan. Ainsi, vous vous souviendrez certainement qu’en chimie organique, l’éthène ne réagit avec le dihydrogène pour former l’éthane, qu’en présence d’un catalyseur.
• La lumière : certaines réactions ne se produisent avec une vitesse appréciable qu’en présence de lumière comme, par exemple, nombre de réactions radicalaires en chimie organique.

Il est évident que des facteurs, tel que la surface de contact entre les réactifs, ont un rôle extrêmement difficile à analyser de manière quantitative. Seuls seront donc étudiés, dans le cadre de ce cours, les effets de la concentration des réactifs, de la température, de la catalyse et de la lumière. Mais essayons dans un premier temps de définir précisément ce qu’est la vitesse de réaction.

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