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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Chimie Expérimentale – TP- Examens- Consignes, Présentation – Manipulations et Recommandations pour préparer l’examen

Les manipulations de ces travaux pratiques permettent un approfondissement des réflexes nécessaires à tout analyste pour pratiquer correctement lors de la mise en œuvre de techniques plus sophistiquées à savoir la sensibilisation aux bonnes pratiques de laboratoire et aux problèmes de sécurité.

Les solutions

sont des systèmes homogènes dont les substances (constituants) sont divisées et dispersés l’un dans l’autre au niveau moléculaire (molécules, atomes, ions, associations moléculaires). La substance majoritaire est appelée solvant (dissolvant) et les substances minoritaires sont les solutés.

Solvant :

 Un solvant est un liquide qui a la propriété de dissoudre et de diluer d’autres substances sans les modifier chimiquement et sans lui-même se modifier ; l’eau, par exemple, est le solvant le plus courant.

Les processus de dissolution ne sont pas une simple répartition des molécules ou des ions d’une substance parmi les molécules ou les ions d’une autre ; il est plus souvent lié à diverses interactions de nature physique ou chimique.

La manière dont un solide (gaz ou liquide) se dissout dans un solvant dépend de la température, de la pression, mais aussi de la nature des deux substances : solvant et corps dissout que l’on nomme soluté (dans le cas de deux liquides, le solvant est le liquide le plus abondant et le soluté le moins abondant).

Pour qu’elles puissent établir entre elles des liaisons, il faut qu’elles présentent une certaine analogie structurale. En général, les ions ou les molécules polaires sont solvatés de préférence par le solvant, qui présente le moment dipolaire et la constante diélectrique les plus élevés. Les liaisons formées peuvent être des forces de van der Waals, mais également des liaisons dirigées : liaisons hydrogène ou liaison de transfert de charges, dans lesquelles un électron tend à passer d’une molécule à une autre. Par exemple, l’eau dissoudra le glucose, substance possédant de nombreux groupements alcooliques, donc polaire, ou le NaCl – substance ionique.

Plan des TP de la Chimie Expérimentale

• Consignes générales
• Présentation générale des travaux pratiques
• Manipulation I : Préparation des solutions
• Manipulation II : Dosage d’un acide par une base : Suivi par pHmétrie
• Manipulation III : Dosage d’une eau oxygénée par manganimétrie
• Manipulation IV : Conductimétrie
• Manipulation V : Dosage des ions chlorure par titrimétrie et gravimétrie
• Manipulation VI : Modèle Moléculaire

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