Chapitre 3 : Vitesse de réaction.

Lycée J-B Schwilgué - SELESTAT
Terminale S
Chapitre 3
Vitesse de réaction.
I. Temps de demi-réaction.
Connaître la définition du temps de demi-réaction t1/2.
Déterminer le temps de demi-réaction à l'aide de données expérimentales ou en exploitant des
résultats expérimentaux.
1. Définition.
Le temps de demi-réaction, noté t 1/2, est la durée au bout
de laquelle l’avancement de la réaction est égal à la moitié
de sa valeur finale.
2. Intérêt du temps de demi-réaction.
Le temps de demi-réaction fournit une échelle des temps caractéristique du système étudié.
L’expérience montre qu’un système siège d’une réaction caractérisée par le temps de réaction t 1/2
cesse pratiquement d’évoluer au bout d’une durée de l’ordre de quelques t 1/2 (4 à 7 suivant la
précision recherchée).
Le temps de demi-réaction permet d’évaluer la durée nécessaire à l’achèvement de la
transformation chimique étudiée.
! A 2 fois t1/2, la réaction n’est pas terminée.
Il va aussi nous permettre de choisir la méthode à utiliser pour le suivi d’une certaine
transformation :
Si t1/2 est trop faible (vitesse grande) il est impossible d’utiliser une technique de titrage car
l’exécution de cette technique nécessite une certaine durée.
D’autres part, les appareils de mesure (pH-mètre, conductimètre, spectrophotomètre) possèdent
un certain temps de réponse, le résultat de la mesure n’est pas instantané. Il ne faut donc pas que
les transformations soient trop rapides.
On dit qu’une méthode de mesure est adaptée pour suivre une transformation si la durée de la
mesure est au moins dix fois inférieure au temps de demi-réaction de la transformation
II. Vitesse volumique de réaction.
Interpréter qualitativement la variation de la vitesse de réaction à l'aide d'une des courbes d'évolution
tracées.
1. Définition.
La vitesse volumique de réaction v (t) à la date t, est la dérivée par rapport au temps, du rapport
entre l’avancement x de la réaction et le volume V du milieu réactionnel.
-
Avancement de la réaction : x: mol
Volume du milieu réactionnel : V: L
Vitesse volumique de réaction : v (t) : mol / L / s
On peut exprimer la vitesse volumique de réaction en mol/L/min
GROSSHENY L.
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2. Comment déterminer la valeur d’une vitesse volumique ?
La définition de la vitesse volumique est donnée à partir de l’avancement de la réaction.
Lorsque l’on travaille à volume constant, on obtient la relation suivante :
Mathématiquement, la dérivée de x par rapport au temps correspond
au coefficient directeur de la tangente au point considéré.
Donc pratiquement, on commencera par tracer la tangente à x = f(t)
à la date t, puis on calcul le coefficient directeur de cette tangente
puis on divise par le volume V de la solution.
Dans le cas ou le volume n’est pas constant, il faut trouver une relation entre l’avancement x de la
réaction et la quantité de matière connue, afin de tracer le graphique x(t)/V en fonction du temps.
3. Que peut-on dire de la vitesse volumique au cours du temps ?
Le coefficient directeur de la tangente à la courbe diminue, donc à température constante, la
vitesse de réaction décroit quand les concentrations en réactifs décroissent. En général, la
vitesse de réaction décroit, au fur et à mesure de l'avancement de la réaction.
Au cours d’une transformation, la vitesse volumique de réaction diminue et tend vers 0 quand
t tend vers l’infini.
4. Facteurs influençant la vitesse (4) :
a. La température : La vitesse volumique de réaction augmente quand la température
augmente.
b. La concentration initiale des réactifs :La vitesse volumique de réaction augmente quand la
concentration initiale des réactifs augmente.
III. Interprétation microscopique de la cinétique
1. Interprétation de la réaction.
Le mouvement Brownien c’est le nom donné au mouvement aléatoire incessant des particules
présentes dans un fluide (liquide ou gaz).
Dans un fluide, les entités chimiques (atomes, ions, molécules) subissent un mouvement Brownien,
elles sont agitées. Cette agitation est qualifiée de thermique car plus la température est élevée,
plus l’agitation et la vitesse des entités sont grandes.
Pour qu’une transformation chimique ait lieue, il faut que les entités chimiques des réactifs
subissent des chocs efficaces. Ceci est le cas lorsque l’énergie des entités est suffisante pour
permettre de rompre leurs liaisons.
GROSSHENY L.
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2. Vitesse de réaction et facteurs cinétiques.
Plus la fréquence de chocs est grande, plus il y aura une forte probabilité de chocs efficaces, plus la
vitesse de la réaction sera grande.
a) Influence de la température
L’élévation de la température accroît l’agitation thermique, elle augmente donc la fréquence des
chocs mais aussi leur efficacité puisque les entités ont plus de vitesse donc plus d’énergie. Donc :
La vitesse d’une transformation croît lorsque la température croît.
b) Influence de la concentration
On comprend aussi facilement que plus la concentration molaires des réactifs est grande (plus il
y a de matière par unité de volume), plus la fréquence des chocs est importante.
La vitesse d’une transformation est d’autant plus grande que la concentration molaire des
entités réactives est grande.
3. Caractère aléatoire des chocs.
Les chocs dépendant des déplacements des entités chimiques, ils sont aléatoires (mouvement
Brownien).
Ainsi il est possible que se déroulent des chocs efficaces entre les molécules des produits
(précédemment formés), ce qui les transforme en molécules de réactifs : la réaction directe et la
réaction inverse ont lieu simultanément dans le système.
La vitesse de la réaction inverse augmente avec les concentrations de ses réactifs, donc avec celles
des produits de la réaction directe.
Lorsque les vitesses des réactions directes et inverses sont égales, le système n’évolue plus, on
atteint un équilibre
GROSSHENY L.