Suivi temporel d’une transformation chimique – Vitesse de réaction

Réalisé par : Pr. AANIBA Abdelhalim

Certaines réactions d’oxydoréduction sont lentes, comme la réaction entre l’ion iodure et le peroxyde d’hydrogène. Cela soulève plusieurs questions :

• Comment peut-on suivre une transformation chimique lente ?
• Comment peut-on déterminer la vitesse de réaction ?

La cinétique chimique étudie l’évolution d’une réaction chimique au fil du temps. Son objectif est de déterminer l’avancement de la réaction en fonction du temps, ce qui peut être fait à l’aide de techniques physiques et chimiques.

Techniques physiques : Ces techniques permettent de suivre la cinétique en continu. Parmi celles-ci, on trouve :

• Conductimétrie : Utilisée pour les espèces ioniques en fonction de la concentration en ions.
• Mesure de la pression ou du volume : Pour les espèces gazeuses.
• Mesure du pH : Pour les réactions acido-basiques.

Techniques chimiques : Cela consiste à doser une espèce chimique à intervalles de temps déterminés pour suivre l’évolution de sa concentration.

La vitesse volumique de réaction est définie par la relation :
v = dξ / (V * dt), où ξ est l’avancement de la réaction, V est le volume de la solution, et t le temps.

Pour déterminer la vitesse volumique à un instant précis, on trace la tangente à la courbe d’avancement au temps souhaité et on calcule le coefficient directeur.

Définition : Le temps de demi-réaction, noté t_1/2, est la durée nécessaire pour que l’avancement atteigne la moitié de l’avancement final.

Intérêt : Le temps de demi-réaction est indicatif de la vitesse moyenne d’une transformation. Il aide également à choisir la méthode de suivi la plus adaptée pour une transformation spécifique.

• Dosage : Utilisé pour des réactions où l'on prélève un volume du mélange et le dose pour évaluer sa concentration.
• Mesure de la pression : Pertinente pour les réactions produisant des gaz.
• Conductimétrie : Utile dans les transformations impliquant des ions.

Pour qu’une réaction chimique se produise, les entités chimiques doivent subir des chocs efficaces, c’est-à-dire des collisions avec suffisamment d’énergie pour rompre les liaisons.

Une augmentation de la température accroît l’agitation thermique, augmentant ainsi la fréquence et l’efficacité des chocs entre particules.

Une concentration molaire plus élevée des réactifs favorise une fréquence de chocs plus élevée, ce qui accélère la vitesse de la réaction.