CHAPITRE 13 : UTILISATION DE LA CATALYSE

CHAPITRE 13 : UTILISATION DE LA CATALYSE
DEFINITION
Catalyseur : un catalyseur est un corps qui accélère une réaction chimique naturelle sans subir lui-même de modifications
permanentes. Il est donc restitué inaltéré à la fin de la réaction chimique.
Catalyse : c’est l’action d’un catalyseur sur une réaction chimique. Elle permet de modifier la vitesse de réaction d’un
système chimique.
Catalyse homogène : dans ce cas, le catalyseur et les réactifs ne forment qu’une seule phase. (ex : phase liquide).
Catalyse hétérogène : dans ce cas, le catalyseur et les réactifs ne sont pas dans la même phase.(ex : catalyseur solide et
réactifs dans une phase liquide).
Catalyse enzymatique : cas particulier d’une catalyse homogène où le catalyseur est une enzyme c’est-à-dire une
protéine élaborée par un système vivant.
PROPRIETES DE LA CATALYSE
- Un catalyseur ne peut accélérer que les réactions thermodynamiquement possibles.
- Un catalyseur agit sur une réaction donnée. On dit qu’il a une réaction spécifique. Inversement, une réaction donnée ne
peut être catalysée que par un nombre restreint de catalyseurs.
- Un catalyseur a une action efficace même s’il est utilisé en faible quantité.
Dans le cas des catalyses hétérogènes, le catalyseur a une action d’autant plus efficace qu’il est sous forme plus divisée.
Il offre dans ce cas une surface de contact avec les réactifs plus importante.
Dans le cas des catalyses homogène, le catalyseur a une action d’autant plus efficace qu’il est plus concentré.
INTERET ECONOMIQUE
De nombreuses réactions industrielles sont catalysées pour éviter des réactions parasites, pour augmenter le rendement de
production horaire et opérer à des températures moins élevées ce qui permet de réduire les coûts de production.
Dans l’industrie, le choix d’un catalyseur spécifique permet d’orienter une synthèse vers un produit particulier lorsque
plusieurs produits sont susceptibles de se former.
Voici quelques exemples de réactions industrielles :
Synthèse de l’ammoniac en présence de fer (catalyse hétérogène)
N2 (g) + 3 H2 (g) = 2 NH3 (g)
La constante de cet équilibre décroît avec la température alors que sa vitesse augmente avec la température.
L’utilisation de fer comme catalyseur permet d’augmenter la vitesse sans trop augmenter la température (ce qui
diminuerait le rendement.
Préparation de l’éthylène ou de l’éther éthylique par déshydratation de l’éthanol en présence d’acide sulfurique
2 C2H4+ 2 H2O
éthylène
H2SO4 170°C
2 C2H5OH
éthanol
H2SO4 130°C
C2H5 – O - C2H5
éther éthylique
Catalyse enzymatique
Les protéases et les amylases sont utilisées dans la fabrication de la bière.
Connaissances et savoir-faire exigibles
Savoir qu’un catalyseur agit sélectivement lors d’une transformation.