Chapitre C8 : Evolution temporelle d’une transformation chimique

« Chapitre C8 : Evolution temporelle d’une transformation chimique I.​ Suivi temporel d’une transformation chimique : 1)​Transformations lentes et rapides : ●​ La cinétique chimique est l'étude du déroulement temporel des transformations chimiques. ●​ Pour suivre l’évolution dans le temps d’une transformation chimique, on peut : o​ Doser une des espèces à des dates connues ; o​ Mesurer, à l’aide d’un capteur, une grandeur physique (pression, volume, conductivité, absorbance…) qui varie de façon mesurable avec la quantité de matière. Il faudra choisir un capteur avec un temps de réponse très inférieur à la durée de la transformation ●​ Une réaction est dite rapide si, à l'œil nu elle paraît terminée dès que les réactifs sont en contact.

Elle est lente dans le cas contraire. 2)​Modification de l’évolution temporelle : a.​ Les catalyseurs : ●​ Un catalyseur est une espèce chimique qui diminue la durée d’une transformation chimique sans être ni consommé ni produit par la réaction. ●​ Un catalyseur est spécifique d’une transformation. ●​ Il ne modifie pas la composition à l’état final, il n'apparaît pas dans l’équation qui modélise la transformation 1 ●​ On distingue 3 types de catalyse : o​ La catalyse homogène : le catalyseur et les réactifs forment un mélange homogène (ils se trouvent sous la même forme physique (solide, liquide ou gazeuse). o​ La catalyse hétérogène. o​ La catalyse enzymatique. b.​ Facteurs cinétiques : ●​ On appelle facteurs cinétiques les paramètres contrôlables susceptibles de modifier l’évolution temporelle d’une transformation. ●​ La température et la concentration des réactifs sont des facteurs cinétiques. ●​ Plus la température du milieu réactionnel augmente plus la durée de la transformation est faible sans modifier l’état final ●​ Plus la concentration des réactifs dans le milieu réactionnel augmente, plus la durée de la transformation est faible.

Cette fois, l’état final dépend de la concentration initiale des réactifs. 3)​Théorie des collisions Pour qu’une réaction ait lieu, il faut des chocs (ou des collisions) entre les entités chimiques au niveau microscopique. Plus les collisions sont fréquentes, plus la réaction est rapide. Les facteurs cinétiques (température et concentration des réactifs) influencent le nombre de collisions : Augmenter la température ou la concentration en réactif permet d’augmenter la fréquence des collisions et donc d’accélérer la réaction. II.​ Evolution des concentrations : Au cours d’une réaction, les réactifs sont progressivement consommés et les produits progressivement formés. Si on suit la concentration d’un produit et d’un réactif au cours du temps , on obtient les courbes suivantes. 2 1)​Vitesse volumique : Lors d’une transformation chimique en solution de volume constant, 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 : V app [𝑃]𝑡𝑖+1−[𝑃]𝑡𝑖 (P)ti = = 𝑡𝑖+1−𝑡𝑖 [𝑃]𝑡𝑖+1−[𝑃]𝑡𝑖 ∆𝑡 Lorsque l’intervalle de temps Δt tend vers zéro, le taux de variation de la concentration [P] tend vers le nombre dérivé de [P] à l’instant considéré. La vitesse volumique d’apparition d’un produit P égale à la dérivée par rapport au temps de sa concentration en quantité de matière. V app (P)t = 𝑑[𝑃] 𝑑𝑡 Vapp (P) en mol par litre et par seconde (mol.L-1.s-1) [P] concentration en mol.L-1 t en seconde (s) De la même façon, la vitesse volumique de disparition d’un réactif R est égale à l’opposé de la dérivée par rapport au temps de sa concentration en quantité de matière. V disp (R)t = − 𝑑[𝑅] 𝑑𝑡 Remarque : A l’instant t : - la vitesse d’apparition est aussi égale à coefficient directeur de la tangente à la courbe donnant l’évolution temporelle de [P] - la vitesse de disparition est égale à l’opposé du coefficient directeur de la tangente à la courbe donnant l’évolution temporelle de [R] 3 2)​Temps de demi-réaction : Le temps de demi-réaction, noté t1/2, est la durée au bout de laquelle l’avancement x atteint la moitié de sa valeur finale (=.... »