CH 4 Modélisation macroscopique de l’évolution d’un système
1. Les facteurs cinétiques
L’évolution des systèmes chimiques est variable dans le temps. Cette évolution peut être plus ou moins
rapide.
On étudiera principalement des réactions raisonnablement lentes.
1.1. Influence de la température
Manipulation 1:
Conclusion: La cinétique augmente avec la température.
1.2. Influence de la concentration
Manipulation 2:
Introduire 4 mL de solution de permanganate de potassium de concentration 2 × 10−3𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 et 1 mL d’acide
sulfurique concentré dans 2 tubes à essais. Ajouter
simultanément 20 mL d’acide oxalique de concentration
5 × 10−2𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 pour un tube 10 mL d’acide oxalique et 10 mL d’eau pour l’autre.
Observation et Conclusion:
La cinétique augmente avec la concentration des réactifs.
1.2. La catalyse
Manipulation 3:
Conclusion: un catalyseur est une espèce qui accélère la réaction. Il n’est pas consommé, il n’apparait donc pas dans l’équation.
La catalyse peut être homogène, hétérogène ou enzymatique.
2. La vitesse d’évolution d’un système 2.1. Méthode de suivi cinétique
On peut suivre l’évolution des concentrations des
réactifs ou des produits à l’aide de mesures physiques tel que l’absorbance(TP), la conductivité, la pression, le volume etc…ou par titrage successifs à intervalles de temps réguliers.
2.2. Vitesses volumiques
La vitesse volumique d’apparition d’un produit P à la date 𝑡𝑖 est assimilée au taux de variation de sa
concentration [P] entre les instants proches 𝑡𝑖 et 𝑡𝑖+1:
Lorsque ∆𝑡 tend vers 0 alors:
Graphiquement c’est aussi le coefficient
directeur de la tangente à la courbe [P]=f(t) à la date t
On définit aussi la vitesse volumique de
disparition d’un réactif R
2.2. Temps de demi-réaction Le temps de demi-réaction 𝒕𝟏
𝟐 est le temps
nécessaire pour que la moitié du réactif limitant soit consommé.
3. La loi de vitesse d’ordre 1
3.1. Définition: La réaction 𝑎𝐴 + 𝑏𝐵 → 𝑐𝐶 + 𝑑𝐷 est d’ordre 1 par rapport au réactif 𝐴 (avec 𝐵 en large excès) si les vitesses volumiques de disparition des réactifs ou d’apparition des produits sont
proportionnelles à la concentration [𝐴]
Exemple:
3.2. Reconnaitre une loi de vitesse d’ordre 1
Méthode 1: Vérifier que le temps de demi-réaction 𝒕𝟏
𝟐 est indépendant de la concentration initiale [𝑨]𝟎
Méthode 2: Vérifier que les vitesses volumiques de disparition des réactifs ou d’apparition des produits sont proportionnelles à la concentration [𝑨]𝒕 au
cours du temps.
Méthode 3: Vérifier que l’évolution de la
concentration [𝑨]𝒕 au cours du temps obéit à une loi type:
Exercices p 81 qcm n° 1, 2, 3 Ex 3, 5, 7, 9, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 23, 24 et ECE.
