Loi de vitesse d’une réaction chimique

1 Loi de vitesse d'une r action chimique Loi de vitesse simple et ordre d'une r action Pour une r action impliquant 2 r actifs, A et B ; tel que aA + bB = Produits ;. les mesures exp rimentales ont montr que la vitesse de r action est proportionnelle au produit des concentrations des r actifs affect e chacune d'un exposant : v k A B . p q La constante de proportionnalit k est appel e constante de vitesse qui d pend de la temp rature. Les exposants p et q sont les ordres partiels de r action . L'ordre est g n ralement un petit entier positif, mais peut aussi tre nul, n gatif ou fractionnaire. On dit que la r action est d'ordre p par rapport A, et d'ordre q par rapport B. La somme de p et q est l'ordre global de la r action . Les ordres de r action ne sont pas n cessairement les coefficients st chiom triques de l' quation chimique .

2 Ils ne peuvent tre d termin s que de fa on exp rimentale. Facteurs influen ant la vitesse d'une r action On appelle facteurs cin tiques les diff rents param tres qui agissent sur la vitesse d'une r action . Parmi les facteurs cin tiques les plus importants on trouve la nature du solvant, la concentration, la pr sence de sels ou de catalyseurs dans le milieu, ou l' clairement et la temp rature. Presque toutes les r actions chimiques se produisent plus rapidement lorsqu'on l ve la temp rature. L' quation d'Arrhenius permet de d terminer l' nergie d'activation d'une r action ou d'un processus.. A un facteur pr exponentiel ; R : constante des gaz parfaits (8,314 1) ; T : temp rature absolue (en K) et Ea: nergie d'activation en 1. L' nergie d'activation est l' nergie qui doit tre apport e au syst me chimique pour que la r action ait lieu.

3 Elle est sup rieure ou gale 0 et ind pendante de la temp rature. D termination de k et de l' nergie d'activation On peut d terminer la valeur de k en effectuant une m me r action diff rentes temp ratures. On obtient ainsi une s rie de mesures rassemblant k = f(t). Il est ensuite possible de d terminer l' nergie d'activation de la r action par lin arisation en tra ant la courbe d' volution Ln(k)=f(1/T). La loi d'Arrenius donne en effet Ln(K)=Ln(A) (Ea/R) 1/T ce qui correspond une droite y = ax + b. Pour x = 0, on a y = b = Ln(A) et la pente de la droite, a, est gale Ea/R. D termination de l'ordre de r action et de k M thode 1 des vitesses initiales La m thode des vitesses relatives permet de d terminer l'ordre de r action par rapport chacun des r actifs. Pour ce faire, on compare les vitesses initiales T=cte pour une m me r action en faisant varier la concentration initiale d'un seul r actif la fois.

4 Si on double la concentration d'un r actif, la r action est : - d'ordre 0 si on n'observe aucun effet sur la vitesse - d'ordre 1 si la vitesse double - d'ordre 2 si la vitesse quadruple. Lorsqu'on conna t l'ordre de r action de chacun des r actifs, il devient possible de calculer la constante de vitesse k. M thode 2 : la d g n rescence de l'ordre Cette m thode permet de d terminer l'ordre partiel de la r action et la constante k. Si un r actif est en grand exc s par rapport aux autres, la quantit qui pourra dispara tre au cours de la r action sera faible par rapport sa concentration initiale. En premi re approximation, sa concentration courante restera donc constante et gale sa concentration initiale : . Alors l'ordre global de la r action a diminu (de p + q p). La pente de la courbe d' volution [B]=f(t).

5 Est gale une constante cin tique apparente, kapp (proportionnel k). Il y a aussi d g n rescence d'ordre dans le cas - d'un r actif qui est reform au cours de la r action : S+E = P+E. - ou quand la concentration d'un r actif est maintenue constante par l'intervention de facteurs ext rieurs (par exemple en op rant dans une solution tampon, la concentration des ions H3O+. et OH se maintiendra constante). M thode 3 : utilisation des r actifs en proportions st chiom triques Au moyen d'un tableau d'avancement, on peut montrer que si les r actifs sont pris en proportions st chiom triques il existe tout moment de la r action une relation simple entre les deux r actifs A1 et A2 : a 1 A1 + a2 A 2. to (instant inital) a1 no a2 no t (instant interm diaire) a1 (no ) a2 (no ). t (instant final) 0 0.

6 Dans ces conditions, chaque instant t on a : et la vitesse de r action d' crit