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BOOST PHYSIQUE-CHIMIE - CINÉTIQUE

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Cinétique

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Cinétique

 

Il existe deux types de réactions chimiques :

- les réactions chimiques instantanées pour lesquelles il n’est pas possible de mesurer et de constater l’évolution du système entre l’état initial et l’état final,

- les réactions chimiques lentes pour lesquelles il est possible de mesurer et de constater l’évolution du système entre l’état initial et l’état final.

 

La cinétique consiste en l’étude de l’évolution de la réaction chimique lente en fonction du temps, grâce à la mesure d’un paramètre variant lors de la réaction, comme le pH si la réaction met en jeu des acides et des bases, la conductance si la réaction met en jeu des espèces chargées ou encore l’absorbance si la réaction met en jeu des espèces colorées.

 

 

À l’issue de la mesure, il est possible de tracer l’évolution de l’avancement de la réaction $x$ (en mol) en fonction du temps. L’avancement a pour valeur 0 à l’état initial et $x_f$ à l’état final. $x_f$ est ainsi déterminé à partir de l’asymptote horizontale de la courbe.

Ces réactions sont caractérisées par le temps de demi-réaction $t_{1/2}$ qui est la durée au bout de laquelle l’avancement atteint la valeur $\dfrac{x_f}{2}$, que l’on détermine graphiquement à partir du calcul de la valeur $\dfrac{x_f}{2}$ dont on cherche ensuite l’abscisse associée.

Ce temps de demi-réaction est important pour caractériser les transformations chimiques lentes : une réaction est considérée comme finie pour un temps égal à environ 6 ou 7 fois $t_{1/2}$.

 

Des facteurs cinétiques permettent d’accélérer les réactions chimiques lentes :

- Une augmentation de la température augmente l’agitation des particules dans le système chimique augmentant ainsi la probabilité de rencontre entre réactifs : la réaction est donc accélérée.

- Une augmentation de la concentration des réactifs favorise la rencontre entre réactifs ce qui accélère également la réaction.

- Une augmentation de la surface de contact des réactifs est aussi un facteur cinétique : la transformation chimique entre le fer et l’acide chlorhydrique par exemple est beaucoup plus rapide lorsque le fer est en poudre que lorsqu’il est sous forme de lame.

 

Pour accélérer la réaction, des catalyseurs peuvent être utilisés. Un catalyseur est une espèce chimique qui accélère la réaction sans intervenir dans son bilan final : il est consommé puis régénéré lors de la transformation.

Il existe trois types de catalyse :

- l’homogène (le catalyseur est dans la même phase que les réactifs),

- l’hétérogène (le catalyseur n’est pas dans la même phase que les réactifs),

l’enzymatique (on utilise des enzymes, des macromolécules d’origine biologique).