Physique-Chimie · Terminale · Modéliser l’évolution temporelle d’un système chimique
Suivi temporel d’une réaction chimique : modèle macroscopique
La vitesse d’une réaction est une pente.
En bref
Deux transformations peuvent aboutir au même état final et mettre l’une une seconde, l’autre un mois.
Deux transformations peuvent aboutir au même état final et mettre l’une une seconde, l’autre un mois. La thermodynamique dit où on va ; la cinétique dit en combien de temps.
La vitesse volumique
Pour a A + b B donnant c C : v = (1/V) × dx/dt
En pratique, on la relie à une concentration :
| Espèce | Expression | Pourquoi le signe |
|---|---|---|
| Un réactif A | v = −(1/a) × d[A]/dt | Le moins compense la disparition |
| Un produit C | v = +(1/c) × d[C]/dt | Il apparaît |
Dans les deux cas, la vitesse reste positive.
Comment on la lit sur une courbe
La vitesse est le coefficient directeur de la tangente à la courbe [A] = f(t).
| Moment | Vitesse | Pourquoi |
|---|---|---|
| Au début | Maximale | Les réactifs sont les plus concentrés |
| À la fin | Elle s’annule | Il reste moins de réactif |
Une réaction ne ralentit pas parce qu’elle « fatigue » : elle ralentit parce qu’il reste moins de réactif. La courbe s’aplatit pour une raison de concentration, pas d’usure.
Le temps de demi-réaction
t₁/₂ est la durée au bout de laquelle l’avancement atteint la moitié de sa valeur finale. Il donne l’ordre de grandeur de la durée totale : au bout de 5 à 7 fois t₁/₂, la transformation est pratiquement terminée.
Les facteurs cinétiques
| Facteur | Son effet | Pourquoi |
|---|---|---|
| Température | L’élever accélère | Plus de chocs, et plus énergétiques |
| Concentration | L’augmenter accélère | Plus de chocs |
| Catalyseur | Il accélère | Sans être consommé ni figurer au bilan |
| État de division | Plus fin, plus rapide | Plus de surface de contact |
| Éclairement | Pour une réaction photochimique | Il apporte l’énergie |
La trempe exploite le premier : refroidir brutalement, ou diluer, fige un prélèvement le temps de le titrer.
La loi de vitesse d’ordre 1
Quand v = k × [A] :
[A](t) = [A]₀ × e^(−kt) et t₁/₂ = ln2 / k
Le temps de demi-réaction y est indépendant de la concentration initiale. C’est la signature qu’on reconnaît sur un graphe : si t₁/₂ ne change pas quand on part de plus concentré, l’ordre est 1.
Choisir la méthode de suivi
| Ce qui change au cours de la réaction | La méthode |
|---|---|
| Une espèce est colorée | Spectrophotométrie |
| Le nombre ou la nature des ions varie | Conductimétrie |
| Le pH varie | pH-métrie |
| Un gaz se forme | Mesure de pression |
| Rien de tout cela | Titrages successifs, avec trempe |
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Pourquoi écrit-on un signe moins dans v = −d[A]/dt pour un réactif ?
2.Comment lit-on la vitesse de réaction sur la courbe [A] = f(t) ?
3.La vitesse d’une réaction est maximale…
4.Que désigne le temps de demi-réaction t₁/₂ ?
5.Élever la température accélère une réaction chimique.
6.À quoi sert la trempe lors d’un suivi par titrages successifs ?
0 / 6 questions
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