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FACTEURS CINETIQUES : CONCENTRATIONS, TEMPERATURE, CATALYSEUR - leçon n° 2

 

Cette leçon comporte cinq paragraphes. 

Les grandeurs qui modifient la vitesse d'évolution d'un système chimique sont appelées facteurs cinétiques. Dans cette leçon, nous allons étudier successivement l'influence de la concentration des réactifs, de la température et enfin des catalyseurs.


1 - CONCENTRATIONS


· Concentration :
En général la vitesse de formation d'un produit augmente si l'on fait croître la concentration des réactifs.

En effet, lorsque la concentration initiale de l’un au moins des réactifs augmente, la probabilité de chocs efficaces entre ces réactifs ne peut qu’augmenter.

· Applications :

Une dilution permet le blocage d’une réaction au moment où l’on veut faire l’analyse du mélange.

Dans une réaction non autocatalytique, la vitesse diminue constamment car la concentration des réactifs décroît. Ceci explique l’allure de la courbe avec une tangente de moins en moins inclinée (voir le problème résolu 2 A).


2 - TEMPERATURE 


· Température :
En général la vitesse de formation d'un corps augmente avec la température.

En effet, lorsque la température s’élève, la vitesse d’agitation moyenne des réactifs croit. Le nombre de chocs efficaces ne peut qu’augmenter.

· Applications :

La trempe consiste en un refroidissement brutal du milieu réactionnel (par exemple avec de la glace). Elle fige le système dans l’état où il se trouve et permet d’analyser le système dans cet état.

La conservation des aliments se fait à basse température. La cuisson des aliments est accélérée dans un autocuiseur car la température y est élevée.


3- CATALYSEUR 


· Catalyseur :

Un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d’une réaction chimique. Il participe aux étapes intermédiaires mais est régénéré à la fin de la réaction (voir le problème résolu 2 A).

· Catalyse homogène et catalyse hétérogène :

Si le catalyseur n'appartient pas à la même phase que les réactifs la catalyse est hétérogène. Le platine solide catalyse la réaction entre les gaz O2 et H2 .

Si le catalyseur appartient à la même phase que les réactifs la catalyse est homogène. Le liquide H2SO4 catalyse la réaction entre les deux liquides éthanol et acide éthanoïque.

· Réaction autocatalytique : Une réaction est autocatalytique si le catalyseur est produit par la réaction. Une telle réaction est d'abord lente puis le catalyseur qui se forme l'accélère provisoirement. Néanmoins, par disparition des réactifs, la vitesse diminue de nouveau et finit par s'annuler. La courbe d'évolution d'un réactif qui disparaît ou d'un produit qui se forme traduit ces particularités.

· Poison de catalyseur : Il peut, en se fixant sur le catalyseur, l’empêcher d’agir.

· Modification du mécanisme d’une réaction chimique :

Le mécanisme d’une réaction catalysée est différent de celui de la réaction non catalysée : la réaction globale, lente, est remplacée par plusieurs réactions rapides.


4- METHODES D’ETUDE DES REACTIONS CHIMIQUES


· Méthodes chimiques :

On mesure par dosage rapide d’oxydoréduction ou acido-basique la concentration d’un produit ou d’un réactif à différents instants en faisant des prélèvements dans le milieu réactionnel qui, lui, évolue lentement. On peut stopper la réaction étudiée dans le prélèvement par dilution ou refroidissement. Ce sont des méthodes destructives.

· Méthodes physiques :

On suit l’évolution d’une grandeur liée à la concentration ( pH, conductance, densité optique ). Le système n’est pas perturbé. Ce sont des méthodes non destructives. On utilise un pH-mètre, un conductimètre ou un spectrophotomètre.


5 - RAPPEL : REACTIONS D’OXYDOREDUCTION


· Réducteur :
Un réducteur est une espèce chimique qui donne des électrons.

· Oxydant : Un oxydant est une espèce chimique qui reçoit des électrons.

· Règle du gamma : Dans une réaction naturelle, l’oxydant le plus fort des deux couples réagit avec le réducteur le plus fort des deux couples (voir le problème résolu 1 A).

 

A VOIR :

Problème résolu n° 2-A :  Dismutation de l'eau oxygénée (Bac)

Problème à résoudre n° 2-B : Réaction autocatalytique (Bac)

Problème à résoudre n° 2-C :  Oxydation des ions iodure par les ions peroxodisulfate (Bac)

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