FICHE Av Et Cinét Web

CHIMIE

AVANCEMENT ET CINETIQUE CHIMIQUE I) Avancement d’une réaction Soit l’équation de la réaction chimique : aA + bB (A et B : réactants ou réactifs ; C et D : produits ) ( a,b,c et d sont les coefficients stœchiométrique )

cC + dD

1) Tableau (d'avancement) d'évolution de la réaction : Soient : x : avancement de la réaction n(A)0 : quantité de matière initiale de A n(A) : quantité de matière de A à la date t n(A)f : quantité de matière finale de A Avancement Equation de la réaction : aA + bB cC + dD Etat ( mol ) Quantité de matière ( mol ) Initiale ( t = 0)

0

n(A)0

n(B)0

0

0

Intermédiaire (t>0)

X

n(A) = n(A)0 -ax

n(A) = n(B)0 -bx

cx

dx

Xf

n(A) = n(A)0 -axf

n(A) = n(B)0 -bxf

Cxf

dxf

Finale ou équilibre(t = tf )

Fiche Cours 2) Courbe d’avancement

Nº : 37005

CHIMIE

Série S

On peut suivre l’évolution d’une réaction lente au cours du temps , la courbe ci-contre donne l’évolution de l’avancement x d’une réaction chimique au cours du temps. L’avancement x d’une réaction augmente exponentiellement et lorsque l’avancement reste constant ( x = xf ) on dit que la réaction n’avance pas c'est-à-dire on est à l’état finale( équilibre ) Remarque : On peut déduire cette même courbe mais avec l’avancement 𝐱 volumique soit y = 𝐕 avec V le volume de la solution cette avancement volumique s’exprime en mol.L-1 NB :

1 2

t1/2 : c’est le temps nécessaire pour former la moitié de xf 𝐱 C'est-à-dire pour t = t1/2 on a x = 𝟐𝐟 Soient xm : l’avancement maximal de la réaction et τf : le taux d’avancement finale de la réaction (τf = xf / xm ) er 1 cas si xf< xm : La réaction est limitée et donc τf < 1 2éme cas si xf = xm : La réaction est totale et donc τf = 1

Pour bien comprendre

Fiche Cours

Nº : 37005

CHIMIE

Série S

II ) Etude cinétique d’une réaction chimique 1) Définition Certaines réactions sont totales et très rapides voire violentes, comme les explosions. D'autres sont tellement lentes qu'elles durent plusieurs années (comme la formation de la rouille : oxydation du fer), donc on peut parler de la vitesse d’une réaction chimique

La cinétique chimique est l'étude de la vitesse des réactions chimiques. Notion de vitesse La vitesse d’une réaction chimique est une grandeur qui traduit la lenteur ou la rapidité de l’évolution temporelle d’une réaction chimique. Partie A : Vitesse moyenne d’une réaction chimique 1) Définition Entre deux instant t1 et t2 , la vitesse moyenne d’une réaction chimique noté Vmoy(t1,t2) est égale à la variation de son avancement x entre ces deux instants par unité de temps 2) Expression

3) Résolution graphique

∆x = x2 – x1

Remarque : Si les constituants du système chimique constituent une seule phase (système homogène) et si la transformation se produit à volume V constant, il est

∆t = t2 – t1

commode de définir la vitesse moyenne volumique, soit

X ( mol )

Fiche Cours Partie B : Vitesse instantanée d’une réaction chimique Nº1): Définition 37005 CHIMIE Série S La vitesse instantanée d’une réaction chimique c’est sa vitesse à un instant de date t1, elle notée v(t1), mo est la limite vers la vitesse moyenne de la réaction entre les instants de dates t1 et t2 lorsque t2 tend vers t1 2) Expression

La vitesse instantanée d’une réaction chimique est une grandeur positive qui s’exprime dans le système international en mol.s-1 soit mol.(unité de temps)-1. 3) Résolution graphique

∆𝐱

V ( t1 ) = ∆𝐭 Avec ∆x = x1 – x0 ∆t = t1 – t0( = 0 )

Remarque : Si les constituants du système chimique constituent une seule phase (système homogène) et si la transformation se produit à volume V constant, il est commode de définir la vitesse instantanée volumique 𝟏

𝟏 𝒅𝒙

𝑽

𝑽 𝒅𝒕

VV ( t1 ) = .V ( t1 ) = .

)t =

𝒅𝒚 𝒅𝒕

Cette vitesse s’exprime en mol.L-1.s-1 ( unité du temps-1 )

Questions 1

Comment calculer la vitesse maximale d’une réaction ?

2

Quelle est la vitesse minimale de la réaction ?

Réponses 1 La vitesse maximale d’une réaction chimique c’est la vitesse instantanée à t = O c’est la vitesse de démarrage de la réaction. On trace la tangente T à la courbe au point ( t = 0 ) 𝐱 V ( t = 0 ) = Vmax = 𝐭 𝐟 𝟏

2 La vitesse minimale d’une réaction chimique est égal à 0 ceci correspond à la fin de la réaction , c'est-à-dire pas de variation de l’avancement de la R°

Fiche Cours Partie C : Les facteurs cinétiques Nº : 37005 CHIMIE 1) Définition : Ce sont des facteurs qui modifient la vitesse de la réaction 2) Identification : On va examiner l’influence de trois facteurs cinétiques tels que : 

Série S

La température : Une augmentation de la température provoque une augmentation de la vitesse d’une réaction chimique. Pour le même mélange réactionnel à deux températures différentes T1 et T2 on trouve les deux courbes ci-contre Remarque : Pour stopper ou bloquer une réaction chimique (arrêter la formation des produits) on peut tromper le mélange réactionnel par l’ajout d’une quantité d’eau glacée





La concentration des réactifs : Au cours du temps on peut remarquer que la vitesse de la réaction diminue au cours du temps puisque la concentration des réactifs au sein du milieu réactionnel diminue La courbe ci-contre est explicative V ( t = tA ) > V ( t = tB )

Un catalyseur : Par définition un catalyseur est une entité chimique capable d’accélérer une réaction chimique sans entrer dans le bilan final. Donc la présence d’un catalyseur rend une réaction chimique plus rapide.