Autre

La surface de contact; la vitesse d’une réaction augmente avec l’étendue de la surface de contact (particules fines). La catalyse; l’utilisation de catalyseurs et courante pour augmenter la vitesse d’une réaction (enzymes, support métallique, etc. ). 2. 2 : La signification de la vitesse de réaction Vitesse : variation d’une grandeur par une unité de temps. La vitesse d’une réaction chimique v est le rapport entre la positive, qu’elle soit déterminée à partir des réactifs ou à partir des produits. Les unités les plus souvent utilisées sont les moles/

La vitesse générale d’une réaction On définit la vitesse générale de réaction comme étant la vitesse de la variation de la concentration d’une substance donnée divisée par son coefficient stoechiométrique dans l’équation chimique équilibrée. Donc, pour la réaction : 2 HBr(g) H2(g) + Br2(g) la vitesse générale de réaction est définie par : vitesse générale de réaction De façon plus théorique : pour la réaction cc + dD vitesse La vitesse moyenne de réaction La vitesse d’une réaction n’est généralement pas constante.

Il faut donc préciser à quel moment elle est mesurée. IE valeur positive) pour respecter la convention mentionnée plus haut. Pour obtenir la vitesse de réaction à un point précis de la courbe, il faut considérer un intervalle de temps très court. Si l’intervalle de temps dans lequel la vitesse de réaction est mesurée devient très court (tend vers zéro), on s’approche alors de la vitesse instantanée.

La vitesse instantanée correspond à la limite de la variation du réactif dans un intervalle de temps très court Vitesse instantanée = Donc, la vitesse instantanée peut être obtenue par la tangente la courbe (dérivée) en un point donné. C’est ce qui est représenté par la droite rouge, qui montre la vitesse de réaction spontanée, 300 secondes après le début de la réaction. Au début de la réaction, la vitesse instantanée est appelée vitesse de réaction initiale. Elle est représentée par la droite bleue (turquoise) dans le graphique.

Encore, la valeur numérique est la valeur de la pente de la droite (négative) que fon change de slgne. 2. 4 : La loi de vitesse d’une réaction chimique pour une réaction impliquant 2 réactifs, A et B produits les mesures expérimentales ont montré que la vitesse de éaction est proportionnelle au roduit des concentrations des réactifs affectée chacune positif, mais peut aussi être nul, négatif ou fractionnaire. On dit que la réaction est d’ordre m par rapport à A, et d’ordre n par rapport à B. La somme de m et n est l’ordre global de la réaction.

Les ordres de réaction ne sont pas nécessairement les coefficients stoechiométriques de l’équation chimique. Ils ne peuvent être déterminés que de façon expérimentale. ** Lire la section sur les précisions sur la constante de vitesse (p. 75) + petit tableau p. 76. La méthode des vitesses initiales Pour cette section, se référer au tableau 2. 2 de la page 77. Ce tableau montre les résultats expérimentaux de mesures de vitesses initiales pour la réaction : 2 NOŒ) + C12Œ) 2 NOCIŒ) La méthode des vitesses relatives permet de déterminer l’ordre de réaction par rapport à chacun des réactifs.

Pour ce faire, on compare les vitesses initiales pour une même réaction en faisant varier la concentration initiale d’un seul réactif à la fois. C’est ce que le tableau 2. 2 montre. DANS LE TABLEAU : Entre la ligne 1 et la ligne 3, la [NO] double, alors que [C12] reste constante. Puisque c’est [NO] qui change, on trouvera l’ordre de réaction par rapport à NO(g) en faisant le rapport entre les vitesses initiales 3 et 1. De facon générale (démon lume), le rapport des 4 OF IE m, qui est l’ordre de réaction par rapport à NO(g), est égal à 2.

Entre la ligne 1 et la ligne 2, la [NO] reste constante, alors que [C12] double. Puisque c’est [C12] qui change, on trouvera l’ordre de réaction par rapport à C12(g) en faisant le rapport entre les vitesses initiales 2 Ici, le rapport des vitesses initiales et l’ordre de réaction sont reliés par la relation : Donc, si on calcule le rapport des vitesses initiales avec les valeurs du tableau, on obtient . Donc, puisque 2n = 2, n, qui est rordre de réaction par rapport C12(g), est égal à 1. Cordre global de la réaction est donc (2 + 1) = 3.

EN RÉSUMÉ : Si on double la concentration d’un réactif, la réaction est : d’ordre zéro si on n’observe aucun effet sur la vitesse; d’ordre un si la vitesse double; d’ordre deux si la vitesse quadruple; d’ordre trois si la vitesse augmente d’un facteur 8. Lorsqu’on connaît l’ordre de réaction de chacun des réactifs, il devient possible de calculer la constante de vitesse k. Il est important de noter qu’une loi de vitesse ne peut être déterminée à partir de la stoechlométrie de la réaction. Seules des mesures expérimentales de vitesse permettent de le faire. . 5 : Les réactions d’ordre concentration en fonction du temps : loi de vitesse intégrée Dans les réactions d’ordre 1, la vitesse de la réaction est proportionnelle à la concentration du réactif. ou encore : Cette expression prend la forme dune droite (y = b + mx) où —k est la pente, t est le temps en secondes, et est l’ordonnée l’origine, comme illustré ici : On peut également transformer cette expression sous sa forme exponentielle : Cette équation décrit une décroissance exponentielle de la concentration en fonction du temps.

Toutefois, Féquation sous forme de droite est la plus souvent utilisée. 2. 6 : Les réactions d’ordre zéro et d’ordre deux Les réactions d’ordre zéro sont celles dont la vitesse est indépendante de la concentration des réactifs. La dernière équation est la loi de vitesse différentielle car son expression a la forme d’une équation différentielle. On peut intégrer l’expression pour obtenir la loi de vitesse intégrée • OF IE temps. Sil en résulte une droite, la réaction est d’ordre 1. 3) Si ce n’est pas une droite, il faut poursuivre la recherche dans une autre direction.

Les réactions d’ordre 2 On considère encore une réaction du type A produits. Donc, la vitesse de réaction est proportionnelle au carré de la concentration de A : On obtient alors une équation qui a la forme d’une droite (y = b + mx). Donc, si on trace un graphique de I/[A] en fonction du temps et qu’on obtient une droite, la réaction est d’ordre 2 par rapport à A. La pente est égale à k, et Pordonnée à l’origine est La demi-vie On peut également exprimer la vitesse d’une réaction par sa demi-vie, dont le symbole est tl/2.

La demi-vie correspond au laps de temps au bout duquel la concentration d’un réactif diminue de moitié; Si la demi-vie est peu élevée (courte), la réaction est rapide. Selon la définition, lorsque t est égal à tl/2, [A] est égale dépend de la concentration de A. comme dans le cas des réactions d’ordre zéro. Exemple de l’utilisation de la demi-vie : EN RÉSUMÉ Si le graphique de [A] en fonction de t donne une droite, la réaction est d’ordre zéro. Si le graphique de ln [A] en fonction de t donne une droite, la éaction est d’ordre 1 . Si le graphique de I/[A] en fonction de t donne une droite, la réaction est d’ordre 2. . 7 : Les théories de la cinétique chimique 2. 8 : L’influence de la température sur les vitesses de réaction Les réactions chimiques sont sensibles aux facteurs extérieurs. Ceffet de la température en est un. Dans cette section nous verrons que presque toutes les réactions chimiques se produisent plus rapidement lorsqu’on élève la température. La théorie des collisions Cette théorie repose une hypothèse : Les molécules doivent entrer en collision pour réagir. La fréquence de collisions, Z, est le nombre de collisions par seconde intervenant entre deux espèces moléculaires.

La fréquence dépend directement de la concentration des espèces présentes. BOF IE réactifs impliqués. Si la température augmente, les molécules se déplacent plus rapidement. Ceci augmente la fréquence des collisions entre les molécules. Toutefois, les mesures expérimentales montrent que la théorie cinétique des gaz prévoit des fréquences de collisions beaucoup plus élevées que celles indiquées par les vitesses de réactions mesurées au laboratoire. Ceci montre que la théorie des collisions ne suffit pas à expliquer complètement l’effet de la température sur la vitesse de réaction.

L’énergie d’activation un chimiste suédois, Svante Arrhenius, étend le modèle des collisions pour inclure la possibilité que les collisions n’entraînent pas toutes la formation de produits. Les molécules doivent posséder, au moment de la collision, une énergie suffisante pour provoquer un réarrangement des liaisons chimiques. Introduction de l’énergie d’activation (Ea), qui est l’énergie minimale requise pour qu’une réaction ait lieu à la suite d’une collision. Si l’énergie lors de la collision est inférieure à l’énergie d’activation, les molécules ne font que rebondir.