Rapide :
Les
réactifs sont les corps qui
entrent en réaction et les produits
les corps formés au cours de la réaction.
Les
expériences rencontrées dans les classes précédentes nous ont appris que,
lorsque deux ou plusieurs corps purs sont en présence, deux cas peuvent se présenter
:
-réaction naturelle et spontanée : dès que les réactifs sont en
présence, la formation des produits de la réaction est soit immédiate, soit
lente.
-réaction naturelle mais non spontanée : réaction chimique en
modifiant les conditions de l'expérience.
Entre
ces deux cas extrêmes, il existe un grand nombre de réactions pour lesquelles
les produits de départ ne sont consommés qu'au bout d'un certain temps. La cinétique est l'étude de l'évolution,
au cours du temps, d'une réaction chimique thermodynamiquement possible.
I)Réactions naturelles et
spontanées :
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Rapide : |
Précipitation
de l'hydroxyde de cuivre :
Dans
un tube à essai contenant du sulfate de cuivre (Cu2++SO42-),
versons une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (Na++HO-)
concentrée. Dès la première goutte versée, un précipitée bleu d'hydroxyde
de cuivre apparaît :
Cu2++2HO-
® Cu(OH)2
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Lentes : |
Dans
un ballon contenant 50 mL d'eau tiède, ajoutons 20 g de glucose puis 5 g de
levure de boulanger. Nous observons, au bout de 30min environ, un dégagement
gazeux de dioxyde de carbone. Celui-ci persiste plusieurs heures.
La
réaction entre le permanganate de potassium et l'acide oxalique est plus courte
à 60°C qu'à température ambiante à 20°C.
ONCLUSION : La vitesse d'évolution d'un
système chimique dépend de la température.
De
plus lorsque l'on compare l'action de deux solutions d'acide chlorhydrique de
concentration 4 mol. L-1 et 1 mol. L-1
sur du zinc en grenaille. Le dégagement de dihydrogène est beaucoup plus
rapide et plus intense avec la solution la plus concentrée.
CONCLUSION
:La vitesse d'évolution d'un système chimique dépend
de la concentration des réactifs.
Notons que la
comparaison entre l'action de l'acide chlorhydrique sur du zinc en poudre à son
action sur du zinc en grenaille. Nous observons un dégagement gazeux beaucoup
plus intense lorsque le zinc est plus divisé.
CONCLUSION :
La vitesse d'évolution d'un système chimique impliquant un solide dépend
de la surface de contact du réactif solide.
D'autres
facteurs peuvent aussi intervenir dans la vitesse d'évolution : le
catalyseur, les conditions physico-chimiques(concentration
des réactifs, pureté, état des réactifs, contact entre les réactifs, température,
lumière…).
III)Vitesse de formation ; Vitesse de disparition :
L'étude
quantitative de la cinétique d'une réaction ne peut se faire, avec les moyens
dont nous disposons, que si la réaction est suffisamment lente.
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Vitesse de formation d'un produit
: |
Si les
concentrations du produit P aux dates t1 et t2 valent [P1]
et [P2], on a :
mol.L-1.s-1 mol. L-1
s
Ou bien
calculer la vitesse instantanée de formation d'un produit c'est à dire la
limite de la vitesse moyenne lorsque t2 ®
t1. Celle-ci est égale à la valeur de la dérivée de la fonction
[P] = f(t) à la date t.
Cette vitesse
est égale au coefficient directeur, ou pente, de la tangente à la courbe P(t)
à la date t considérée.
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Vitesse
de disparition : |
La
vitesse moyenne de disparition du réactif R entre deux dates est égale à
l'opposé du rapport entre la variation de la concentration du réactif R entre
ces deux dates et l'intervalle de temps correspondant.
Si
les concentrations du réactif R aux dates t1 et t2 valent
[R]1 ET [R]2, on a :
La vitesse de
disparition du réactif R à la date t est égale à l'opposé de la valeur de
la dérivée de la fonction [R]=g(t) à la date t.
Cette vitesse
est égale à l'opposé du coefficient directeur, ou pente, de la tangente à la
courbe R(t) à la date t considérée.
Pour une réaction
à volume constant, P et R étant dissous, on peut utiliser la vitesse volumique
:
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de
formation : vt = (d[P]/dt)t (Cette
vitesse est égale au coefficient directeur, ou pente, de la tangente à la
courbe [P](t) à la date t). |
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de
disparition : vt = -(d[R]/dt)t(Cette
vitesse est égale à l'opposé du coefficient
directeur, ou pente, de la tangente à la courbe [R](t) à la date t). |
Si les quantités initiales de réactifs
sont dans des proportions stœchiométriques, on appelle temps
de demi-réaction, t1/2,
le temps nécessaire pour que la moitié de ces réactifs disparaissent.
Si l'un des réactifs est en défaut (réactif
limitant), on appelle temps de demi-réaction le
temps nécessaire pour que la moitié de ce réactif disparaisse. Le temps de
demi-réaction caractéristique l'évolution d'une réaction chimique.