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.