12 : Cinétique
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La cinétique chimique est l'étude de la vitesse des processus chimiques et comprend des études sur la façon dont différentes conditions expérimentales peuvent influencer la vitesse d'une réaction chimique et fournir des informations sur le mécanisme de la réaction et les états de transition, ainsi que la construction de modèles mathématiques qui peuvent décrire les caractéristiques d'une réaction chimique.
- 12.0 : Prélude à la cinétique
- L'étude de la cinétique chimique concerne la vitesse à laquelle une réaction produit des produits et les moyens à l'échelle moléculaire par lesquels une réaction se produit. Dans ce chapitre, nous examinerons les facteurs qui influencent la vitesse des réactions chimiques, les mécanismes par lesquels les réactions se produisent et les techniques quantitatives utilisées pour déterminer et décrire la vitesse à laquelle les réactions se produisent.
- 12.1 : Taux de réaction chimique
- La vitesse d'une réaction peut être exprimée soit en termes de diminution de la quantité d'un réactif, soit en termes d'augmentation de la quantité d'un produit par unité de temps. Les relations entre les différentes expressions de vitesse pour une réaction donnée sont dérivées directement des coefficients stœchiométriques de l'équation représentant la réaction.
- 12.2 : Facteurs influant sur les taux de
- La vitesse d'une réaction chimique est influencée par plusieurs paramètres. Les réactions impliquant deux phases se déroulent plus rapidement lorsqu'il y a une plus grande surface de contact. Si la température ou la concentration du réactif augmente, la vitesse d'une réaction donnée augmente généralement également. Un catalyseur peut augmenter la vitesse d'une réaction en fournissant une voie alternative qui entraîne une diminution de l'énergie d'activation de la réaction.
- 12.3 : Lois tarifaires
- Les lois des taux fournissent une description mathématique de la façon dont les variations de la quantité d'une substance influent sur la vitesse d'une réaction chimique. Les lois de vitesse sont déterminées expérimentalement et ne peuvent pas être prédites par la stoechiométrie des réactions. L'ordre de réaction décrit dans quelle mesure un changement de la quantité de chaque substance affecte la vitesse globale, et l'ordre général d'une réaction est la somme des ordres pour chaque substance présente dans la réaction.
- 12.4 : Lois tarifaires intégrées
- Les lois de taux différentiels peuvent être déterminées par la méthode des taux initiaux ou par d'autres méthodes. Nous mesurons les valeurs des vitesses initiales d'une réaction à différentes concentrations des réactifs. À partir de ces mesures, nous déterminons l'ordre de la réaction dans chaque réactif. Les lois de taux intégrées sont déterminées par intégration des lois de taux différentiels correspondantes. Les constantes de vitesse pour ces lois de vitesse sont déterminées à partir de mesures de concentration effectuées à différents moments au cours d'une réaction.
- 12.5 : Théorie des collisions
- Les réactions chimiques nécessitent des collisions entre les espèces réactives. Ces collisions de réactifs doivent être correctement orientées et avoir une énergie suffisante pour entraîner la formation du produit. La théorie des collisions fournit une explication simple mais efficace de l'effet de nombreux paramètres expérimentaux sur les vitesses de réaction. L'équation d'Arrhenius décrit la relation entre la constante de vitesse d'une réaction et son énergie d'activation, sa température et sa dépendance à l'orientation de la collision.
- 12.6 : Mécanismes réactionnels
- La séquence des étapes individuelles, ou réactions élémentaires, par lesquelles les réactifs sont convertis en produits au cours d'une réaction est appelée mécanisme de réaction. La vitesse globale d'une réaction est déterminée par la vitesse de l'étape la plus lente, appelée étape déterminante de la vitesse. Les réactions élémentaires unimoléculaires ont des lois de vitesse du premier ordre, tandis que les réactions élémentaires bimoléculaires ont des lois de vitesse du second ordre.
- 12.7 : Catalyse
- Les catalyseurs influent sur la vitesse d'une réaction chimique en modifiant son mécanisme afin de fournir une énergie d'activation plus faible. Les catalyseurs peuvent être homogènes (dans la même phase que les réactifs) ou hétérogènes (une phase différente de celle des réactifs).
- 12.E : Cinétique (exercices)
- Ce sont des exercices de devoirs pour accompagner le Textmap créé pour « Chemistry » par OpenStax. Des banques de questions complémentaires sur la chimie générale peuvent être trouvées pour d'autres Textmaps et peuvent être consultées ici. Outre ces questions accessibles au public, l'accès à la banque de problèmes privés à utiliser pour les examens et les devoirs est réservé aux professeurs sur une base individuelle ; veuillez contacter Delmar Larsen pour obtenir un compte avec autorisation d'accès.
Miniature : Fréquence des collisions moléculaires. (Domaine public ; Sadi Carnot via Wikipédia)