Cinétique chimique : la fiche de révision

01Suivre une transformation

• Rapide : achevée dès le mélange. Lente : on peut la suivre (secondes → jours).
• On suit une grandeur liée à l'avancement : absorbance (espèce colorée, A = k·c), conductivité (ions), pH (H₃O⁺, HO⁻), pression ou volume (gaz), titrage après trempe.
• Avancement x : de 0 à x_f (avancement final). Réaction totale : le réactif limitant disparaît.

Au bac

« Justifier la méthode de suivi » : nomme l'espèce colorée ou les ions qui varient.

02La vitesse volumique

v_d = − d[R]/dt  ·  v_a = d[P]/dt  (mol·L⁻¹·s⁻¹)

• À un instant t : pente de la tangente à la courbe (valeur absolue pour un réactif).
• Entre deux dates : vitesse moyenne = Δ[P] / Δt.
• Elle diminue en général au cours du temps (les réactifs s’épuisent) ; elle est nulle quand la courbe devient horizontale.

Piège

Oublier le « − » de v_d (une vitesse est toujours positive) ; confondre vitesse moyenne et vitesse à un instant.

Au bac

Tangente : deux points bien écartés, pente, unité.

03Le temps de demi-réaction

x(t½) = x_f / 2

• Durée pour que l'avancement atteigne la moitié de sa valeur finale.
• Courbe de x ou d’un produit : valeur finale (plateau) → sa moitié → temps. Courbe du réactif limitant (réaction totale) : moitié de la valeur initiale → temps.
• Petit t½ = réaction rapide. Pour un ordre 1, après 5 t½, la transformation est pratiquement terminée (≈ 97 %).

Piège

Ce n'est pas la moitié de la durée de la réaction.

Au bac

Comparer deux expériences : la plus rapide a le plus petit t½.

04Les facteurs cinétiques

• Température ↑ → réaction plus rapide.
• Concentration des réactifs ↑ → réaction plus rapide ; diluer ralentit.
• Trempe : refroidir brutalement et diluer un prélèvement pour figer la réaction avant de l’analyser.
• Un catalyseur accélère aussi (bloc 06).

Au bac

« Justifier l’influence de… » : nomme le facteur, puis explique avec les chocs (bloc 05).

05L'interprétation microscopique

• Une réaction a lieu lors d’un choc efficace : rencontre + orientation favorable + énergie suffisante.
• Concentration ↑ → chocs plus fréquents.
• Température ↑ → chocs plus fréquents et plus énergétiques.

Piège

La concentration change la fréquence des chocs, pas leur énergie.

06La catalyse

• Catalyseur : accélère, n’est pas consommé (régénéré), ne change ni le bilan ni l’état final, absent de l’équation.
• Il change le mécanisme : un chemin en étapes plus faciles (barrière d’énergie plus basse).
• Homogène (même phase) · hétérogène (phase différente) · enzymatique (enzyme).
• Enzyme : site actif, spécifique de son substrat (clé-serrure), dénaturée par la chaleur.

Piège

Dire qu’un catalyseur donne « plus de produit » : il donne le même produit, plus vite.

En santé

Presque toutes les réactions du corps sont catalysées par des enzymes : c’est l’enzymologie, en biochimie de 1ère année.

07La loi de vitesse d'ordre 1

v = k·[A]  ⇒  [A](t) = [A]₀·e^−k·t  ·  t½ = ln 2 / k

• k : constante de vitesse, en s⁻¹ (ou min⁻¹) ; elle augmente avec la température.
• À chaque t½, il reste la moitié : 100 → 50 → 25 → 12,5 %.
• Reconnaître un ordre 1 : ln[A] = f(t) est une droite de pente − k · t½ indépendant de [A]₀ · v = f([A]) droite passant par l’origine.

Piège

[A] = f(t) n’est pas une droite : c’est ln[A] = f(t) qui l’est.

Au bac

Démontrer t½ = ln 2 / k : e^−k·t½ = 1/2, donc k·t½ = ln 2.

En santé

Demi-vie des médicaments : après 5 demi-vies, il en reste environ 3 %.

08Le mécanisme réactionnel

• Acte élémentaire : une étape qui se fait en une fois à l’échelle des molécules.
• Intermédiaire : formé puis consommé. Catalyseur : consommé puis régénéré. Aucun des deux dans l’équation.
• L’équation de la réaction = somme des actes, après simplification.
• Flèche courbe : déplacement d’un doublet, du donneur (doublet non liant, liaison multiple, δ⁻) vers l’accepteur (δ⁺, charge +, lacune).

Au bac

Identifier un intermédiaire ou un catalyseur ; retrouver l’équation en additionnant les actes.