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Vitesse de réaction
La vitesse de réaction est fonction du temps et elle est lié à l'avancement de la réaction. On peut alors déterminer la vitesse de réaction en suivant l'évolution des concentrations des réactifs ou des produits.
I Évolution temporelle d'un système chimique.
Le système chimique est l'ensemble des espèce chimique auquelle on s'intérresse. On modélise une transformation chimique par une réaction chimique décrite dans une équation de réaction.
| État | Avancement | a A | + b B | = c C | d D |
| initial | 0 | niA | niB | niC | niD |
| intermédiaire | x | niA - a x | niB - b x | niC + c x | niD + d x |
| final | xf | niA - a xf | niB - b xf | niC + c xf | niD + d xf |
xf peut être égal à xmax (à déterminer en cherchant le réactif limitant.
On peut définir l'avancement volumique d'un réaction [x]= x/V mais un tableau d'avancement volumique ne peut être fait si il n'y a pas de changement de volume.
II. Vitesse volumique de réaction.
1) définition
La vitesse volumique à la date t1 d'une réaction chimique se déroulant dans un volume V et la valeur à la date t1 de la dérivée par rapport au temps de l'avancement de la réaction divisé par le volume. la vitesse est en mol/L/s.
v = 1 / V x d(x)/d(t)
2) détermination de la vitesse de réaction
1er méthode: v = (x2-x1) / (t2-t1)
2ème méthode: On calcul le coefficient directeur de la tangente à la courbe à l'instant t.
3) Variation de la vitesse au cour du temps
A température constante, la vitesse volumique d'une réaction décroit quand la concentration des réactifs décroissent. La vitesse d'une réaction décroit au fur et à mesure de l'avancement de la réaction. Si la quantité de matière décroit, il faut mettre un signe moins car la vitesse de réaction est toujours positive.
III. Temps de demi réaction
Le temps de demi réaction est le temps nécessaire pour que l'avancement parvienne à la moitié de sa valeur final. Il permettra de choisir la méthode la plus approprié pour étudier la cinétique de la transformation.
IV. Méthode de détermination de la vitesse
1) le titrage
On titre la solution au cours du temps: c'est à dire on suit l'évolution de cette transformation en s'intéressant à une espèce chimique dont on déterminera sa quantité de matière.
2) Conductimétrie
On suit l'évolution de la concentration des ions en s'intéressant à la conductivité de la solution.
3) spectrophotométrie
On mesure l'absorbance d'une solution au cours du temps, cette mesure nous donnera la concentration de l'espèce observé.
VI. Interprétation microscopique
Pour qu'une réaction chimique ait lieu, les réactif mise en jeu doivent subir au niveau microscopique des chocs dit efficace. Les chocs sont efficace lorsque les entités concerné possède une énergie suffisante.
La vitesse d'une réaction dépend de la probabilité qu'un chocs efficace ait lieu dans un intervalle de temps donné. Plus cette probabilité est grande plus cette vitesse de réaction est élevé.
Plus la température est élevé plus les entité se déplace à grande vitesse plus la probabilité de chocs est grande plus la vitesse de réaction est rapide.
Plus la concentration est élevé plus le nombre d'entité par unité de volume est grand plus la probabilité de choc est élevé plus la vitesse est élevé.