Cinétique chimique

Cours · chimie (PTSI), chapitre 2 · CPGE PTSI (1re année) · le début du chapitre, la suite sur Adloun

La concentration du réactif diminue, celle du produit augmente : les courbes se croisent au temps de demi-réaction.

Le chapitre précédent décrivait l'état final d'une transformation ; la cinétique étudie sa vitesse : pourquoi certaines réactions sont explosives et d'autres imperceptibles. On définit la vitesse de réaction, on modélise sa dépendance vis-à-vis des concentrations par une loi de vitesse (notion d'ordre), et l'on étudie l'influence de la température via la loi d'Arrhenius.

2.1 Vitesse de réaction

Définition 2.1Vitesses

En réacteur fermé de volume constant, pour une réaction $a A \to c C$ :

$vitesse de consommation de A : - \frac{d [ A ]}{d t}, vitesse de formation de C : \frac{d [ C ]}{d t} .$

La vitesse de réaction les relie via les coefficients stœchiométriques :

$v = - \frac{1}{a} \frac{d [ A ]}{d t} = \frac{1}{c} \frac{d [ C ]}{d t} .$

Ces vitesses se lisent sur le suivi expérimental : à chaque instant, la vitesse de consommation de $A$ est l'opposé de la pente de la tangente à la courbe $[A] (t)$ ; en $t = 0$ , cette pente donne la vitesse initiale $v_{0}$ .

2.2 Lois de vitesse et ordres

Définition 2.2Ordre

Une réaction admet un ordre si la vitesse s'écrit

$v = k [A]^{p} [B]^{q} \dots$

$p$ et $q$ sont les ordres partiels, $p + q + \dots$ l'ordre global, $k$ la constante de vitesse (dont l'unité dépend de l'ordre).

ImportantOrdre apparent (dégénérescence)

Si un réactif $B$ est en large excès, sa concentration varie peu : $[B] \approx cte$ , et $v \approx k_{app} [A]^{p}$ avec $k_{app} = k [B]^{q}$ . On parle d'ordre apparent (dégénérescence de l'ordre) : technique expérimentale pour isoler l'ordre par rapport à un seul réactif.

Exercices du chapitre

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