Vitesse des réactions chimiques

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1 Vitesse des réactions chimiques
Lente Moyenne Rapide Explosive

2 Deux questions se posent lorsqu’on étudie une réaction chimique.
Est-il possible que la réaction ait lieu ? Dans quelles conditions la réaction s’effectuera-t-elle assez rapidement pour que la vitesse soit mesurable ? Toute réaction chimique demande un certain temps pour que tous ses réactifs se transforment en produits.

3 Il existe entre autres:
Des réactions de neutralisation Qui donnent un sel ionique (ions spectateurs) et de l’eau (H-OH) Des réactions de précipitation Lorsque l’un des produits formés est insoluble, il se dépose sous forme solide au fond du contenant. (AgCl, PbI2,, CaSO4,, AgBr, AlPO4) Des réactions d’oxydo-réduction Ce sont des réactions ioniques très lentes qui impliquent des changements dans les charges des ions: l’un des ions acquiert un ou plusieurs électron(s) alors que l’autre perd un ou des électron(s).

4 Pour mesurer la vitesse d’une réaction, on peut…
Déterminer le nombre de moles transformées d’un réactif par unité de temps (mol/s, mol/min, mol/h) Ex.: dissolution du magnésium Déterminer le nombre de moles formées d’un produit par unité de temps (mol/s, mol/min, mol/h) Ex.: dégagement de dihydrogène

5 Le triangle du feu Carburant ou combustible (réducteur)
Bois, papier, tourbe, charbon, matériaux inflammables (plastiques, fibres naturelles) Gazeux - Méthane, propane Liquide Essence, méthanol, huile, mazout Solide Propergol des fusées Combustion Chaleur d’ignition Soleil, Friction, Étincelle, Électricité Comburant(oxydant)

6 Le combustible C’est une substance qui a la propriété de brûler au contact de l’air. Toute matière avec laquelle on peut faire un feu. Les matières dites combustibles se transforment avec dégagement de chaleur et quelques fois de lumière.

7 Le carburant Qui contient une matière combustible.
Ce dit de tout produits renfermant des carbures d’hydrogène susceptible de former un mélange détonant pour moteur à explosion ou se dit de tout combustible employé comme source de force motrice Ex.: CH4 : méthane, C3H8 : propane, essence, huile à chauffage, mazout, bois charbon, houille, tourbe, etc.

8 Le comburant Se dit de tout élément électronégatif. Il s’agit du chlore, de l’oxygène et du soufre et tous les composés contenant ces éléments. Il brûle avec le carburant (substance électropositive) tel que le carbone, le phosphore, l’hydrogène et les métaux en produisant chaleur et quelques fois lumière.

9 LES CLASSES DE FEU A C B

10 A Les feux de classe « A » Bois - Matériaux Meubles combustibles
Papier Fibres naturelles Plastiques A

11 B Les feux de classe « B » Feux de cuisson - Liquides
Huile inflammables Essence - Combustibles liquides B

12 C Les feux de classe « C » Feux électriques - Endroits où
Rames de il y a de métro l’électricité - Ordinateurs C

13 Les facteurs qui influencent la vitesse d’une réaction
Nature des réactifs (grosseur de la molécule) Surface de contact Température Concentration des réactifs Emploi d’un catalyseur ou d’un inhibiteur Phase de la substance* Molécule ou atome; échange ou non d’électron(s)*

14 Calcul de la vitesse de réaction
v = k [réactif 1]x [réactif 2]y x et y sont les coefficients stoechiométriques des réactifs. De plus, seuls les réactifs en phases gazeuse et aqueuse sont considérés dans le calcul de la vitesse. Ex. : 1 N2 (g)+ 3H2 (g)  2NH3 (g) L’équation de vitesse sera v = k [N2]1 x [H2]3 Donc, si nous doublons la concentration N2, la vitesse doublera alors que si nous doublons la concentration de H2, la vitesse sera multipliée par un facteur 8 (23).

15 Nature des réactifs Certaines espèces chimiques réagissent plus rapidement que d’autres. La variation de la vitesse ne dépendant pas du nombre de collision par unité de temps puisque ce dernier est le même pour toute les molécules à température constante. Certaines espèces chimiques effectuent leurs collision sur une période plus courte. Également, lorsque l’on regarde les réactifs, les molécules plus volumineuses prennent plus de temps à être décomposées donc la vitesse de réaction est plus grande.

16 Surface de contact Les substances ioniques sous forme aqueuse sont les plus réactives. Les substances réduites à l’état de poudre sont plus réactives que les substances sous forme de cristaux, eux-mêmes plus réactifs que les pastilles. Pour un même volume de 8 cm3, un cube de 2 cm d’arête a une surface de contact égale à la moitié de celle de 8 cubes de 1 cm d’arête (48 cm3). La vitesse augmente avec la surface de contact.

17 Concentration des réactifs
Puisque les collisions efficaces se font entre deux ions seulement (2 à 2), plus les réactifs sont concentrés (plus d’ions dans un même volume), plus grandes seront les chances qu’il y ait des collisions efficaces. Ainsi, la vitesse augmente avec la concentration des réactifs (c.f. loi d’action de masse Guldberg et Waage)

18 Effet de la [ ] sur le graphique de distribution de l’énergie cinétique
C2 > C1 Nb de molécules Ek des molécules Ek moy E activation

19 Température des réactifs
Puisque les collisions efficaces se font entre deux ions seulement (2 à 2), plus les réactifs sont concentrés (plus d’ions dans un même volume), plus grandes seront les chances qu’il y ait des collisions efficaces. Ainsi, la vitesse augmente avec la concentration.

20 Effet de la température sur le graphique de distribution de l’énergie cinétique
T2 > T1 T1 Nb de molécules T2 E activation Ek moy Ek moy Ek des molécules

21 Emploi d’un catalyseur
Un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d’une réaction en abaissant l’énergie d’activation de la réaction. Il n’affecte en rien l’énergie de la réaction (ΔH) Selon les terminologies, on dira d’un catalyseur positif qu’il active une réaction alors qu’un catalyseur négatif inhibe une réaction. D’autres emploieront les termes catalyseur et inhibiteur pour désigner la même chose.

22 Effet d’un catalyseur sur le graphique de distribution de l’énergie cinétique
Nb de molécules Avec catalyseur Sans catalyseur C1 E activation Ek moy Ek des molécules