Cinétique chimique — Vitesse et catalyse
1. Définitions clés
- Vitesse de réaction : Évolution de la quantité de réactifs ou produits par unité de temps (mol·L⁻¹·s⁻¹).
- Réaction élémentaire : Réaction qui se déroule en une seule étape.
- Catalyseur : Espèce qui accélère une réaction sans être consommée (ex : enzymes, métaux).
2. Facteurs influençant la vitesse
- Concentration : Plus elle est élevée, plus les chocs efficaces sont fréquents.
- Température : Une augmentation de 10°C double souvent la vitesse (loi d’Arrhenius).
- Surface de contact : Pour les solides, plus la surface est grande, plus la réaction est rapide.
- Catalyseur : Abaisse l’énergie d’activation (Ea), sans modifier l’état final.
3. Loi de vitesse
Pour une réaction aA + bB → produits, la vitesse s’écrit :
v = k · [A]^α · [B]^β
- k : constante de vitesse (dépend de T et du catalyseur).
- α et β : ordres partiels (déterminés expérimentalement).
- α + β : ordre global de la réaction.
Exemple : Pour la réaction 2I⁻ + H₂O₂ → I₂ + 2OH⁻, on trouve expérimentalement v = k · [I⁻] · [H₂O₂].
4. Catalyse
- Catalyse homogène : Catalyseur dans la même phase que les réactifs (ex : acide dans une estérification).
- Catalyse hétérogène : Catalyseur solide (ex : platine dans les pots catalytiques).
- Autocatalyse : Un produit de la réaction catalyse sa propre formation (ex : réaction de Belousov-Zhabotinsky).
5. Méthodes de suivi
- Spectrophotométrie : Mesure de l’absorbance (ex : suivi de la formation de I₂ en solution).
- Manométrie : Mesure de la pression (ex : décomposition de H₂O₂).
- Titrage : Dosage des réactifs ou produits (ex : suivi d’une saponification).
Remarque : Une réaction est d’autant plus rapide que son énergie d’activation est faible.