Chapitre 5 : Loi cinétique et modélisation cinétique

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1/ 6 1.1. Définition

On considère la transformation : A -> B + C

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D’après le graphe2 , on peut en déduire que V

d

= constante* [CH

3

OH]. On a bien une loi de vitesse d’ordre 1 !

1.2. Loi de vitesse pour un produit

Dans certains cas, il est plus facile de suivre l’évolution de la concentration d’un produit : Considérons la réaction entre les ions iodure I

^-

et les ions peroxodisulfate S

2

O

82-

:

Si on suit l‘évolution de la concentration d’un produit et d’un réactif, on obtient :

• [ I

2

] = f(t) est une fonction exponentielle CROISSANTE

• [ S

2

O

82-

] = g(t) est une fonction exponentielle DECROISSANTE

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2) Mécanisme réactionnel et modélisation microscopique

2.1. Acte élémentaire

• Définition : on appelle acte élémentaire, une réaction chimique vraie dont le bilan macroscopique traduit la réalité

• Toute réaction peut se décomposer en une suite d’actes élémentaires, l’ensemble constituant le mécanisme réactionnel.

• Un acte élémentaire est le résultat d’un choc efficace entre un petit nombre de molécules

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La molécularité est le nombre d’entités participant en tant que réactif à cet acte.

2.2. Intermédiaire réactionnel

2.3. Sites donneurs et accepteurs de doublets

Un SITE ACCEPTEUR de doublet d’électrons est un atome présentant un défaut d’électrons, c'est-à-dire possédant :

→ Soit une charge partielle positive  +

→ Soit une charge entière positive +

Un SITE DONNEUR de doublet d’électrons est, suivant les cas :

- un atome présentant un excès d’électrons, c'est-à-dire possédant : o Soit une charge partielle négative  –

o Soit une charge entière négative – - une liaison multiple

- un atome portant un doublet non liant

2.4. Mécanisme du mouvement d’un doublet

• Au cours d’une étape d’un mécanisme réactionnel, le mouvement d’un doublet d’électrons traduisant la formation ou la rupture d’une liaison chimique est représenté par une flèche courbe.

→ Lors de la FORMATION d’une liaison covalente, les électrons d’un doublet vont du site donneur vers le site

accepteur (cf. flèche rouge).

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Lors d’une RUPTURE de liaison covalente, les électrons de la liaison rompue vont vers l’atome le plus électronégatif (cf.

flèche bleue).

• Exemple : Réaction d’addition du bromure d’hydrogène sur un alcène

En rouge, les liaisons qui se rompent, en bleu , les liaisons qui se créent

Exercice 1:

1. Identifier les sites donneurs et accepteurs dans la molécule d’eau à partir de sa formule de Lewis.

2. La molécule d’eau est placée en présence de la molécule suivante :

a. Donner le nom complet de cette molécule ainsi que sa formule topologique.

b. Compléter le schéma réactionnel entre l’eau et cette molécule en y matérialisant le déplacement des doublets d’électrons.

c. Retrouver le schéma réactionnel final qui conduit à la formation d’une seule molécule à partir des deux produits de la réaction précédente.

d. Nommer la molécule obtenue et déterminer sa classe.

+ → + -

C C

C H

₃

CH

₃

H

+ → +

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3) Modification du mécanisme par ajout d’un catalyseur

• L’ajout d’un catalyseur a un effet direct sur la rapidité d’évolution de la transformation : celle se déroule plus vite.

• Le catalyseur MODIFIE le mécanisme réactionnel et peut augmenter le nombre d’intermédiaires réactionnels :

4. Interprétation des facteurs cinétiques

Nous avons vu que tous les chocs n’étaient pas efficaces. Les facteurs cinétiques ( vus dans le chap 4) permettent de les

rendre beaucoup plus efficaces :