TS C 01 TRANSFORMATIONS LENTES ET RAPIDES Objectifs : • Écrire l’équation de la réaction associée à une transformation d’oxydoréduction. • Définir un oxydant et un réducteur. • Montrer, à partir de résultats expérimentaux, l’influence des facteurs cinétiques sur la vitesse de réaction. En première S, comme en seconde, les transformations chimiques sont toujours quasi-instantanées. Est-ce toujours le cas ? 1. Rappels d’oxydoréduction 1.1. Définition L’ensemble de deux espèces chimiques qui peuvent se transformer mutuellement l’une en l’autre par transfert d’électrons est un couple oxydant/réducteur. Un oxydant est une espèce chimique capable de gagner un ou plusieurs électrons. Un réducteur est une espèce chimique capable de perdre un ou plusieurs électrons. On peut représenter un couple oxydant/réducteur de deux manières : + Soit oxydant/réducteur. Ex : Cu 2(aq) / Cu (s) . Soit par une demi-équation : ox + n e − = red. + Ex : Cu 2(aq) + 2 e − = Cu (s) La demi-équation représentant un couple oxydant/réducteur doit toujours être équilibrée en éléments chimiques et en charges électriques. Le milieu influence la manière d’équilibrer une demi-équation : • en milieu acide, on équilibre en élément oxygène avec des molécules d’eau, puis en élément hydrogène avec des ions hydrogène (caractéristique d’une solution aqueuse acide) et enfin en charges électriques avec des électrons ; • en milieu basique, on équilibre comme en milieu acide mais les ions hydrogène réagissent aussitôt avec les ions hydroxyde pour former de l’eau : l’équation chimique ne doit plus présenter d’ion hydrogène mais des ions hydroxyde et de l’eau. − + Exemples : MnO 4(aq) + 5 e − + 8 H (aq) = Mn 2+ + 4 H 2 O 1.2. Réaction d’oxydoréduction Une réaction d’oxydoréduction est caractérisée par un transfert d’électrons entre deux espèces chimiques appartenant à deux couples oxydant/réducteur différents. Une réaction d’oxydoréduction fait intervenir deux couples oxydant/réducteur. Un des deux couples apporte l’oxydant et l’autre apporte le réducteur. Tous les électrons cédés par le réducteur sont captés par l’oxydant : aucun électron ne doit figurer dans l’équation chimique globale de la réaction. Une oxydation est une perte d’électrons. Une réduction est un gain d’électrons. Pour obtenir l’équation chimique d’une réaction d’oxydoréduction : On place les deux demi-équations de manière à ce que les réactifs (un oxydant et un réducteur) soient placés dans le membre de gauche Si le nombre d’électrons est différent dans les deux demi-équations, on multiplie tous les nombres stœchiométriques de manière à ce que les électrons aient les mêmes nombres dans les deux ½ équations L’équation chimique de la réaction résulte de l’addition membre à membre des deux ½ équations. Ox1 + n 1 e − = Red1 (×n 2 ) − Red2 = Ox2 + n 2 e (×n 1 ) n 2 Ox1 + n 1 Red2 → n 2 Red1 + n 1 Ox2 Lydie GERMAIN TS C 01 - Page 1/2 21/10/2010 2. Transformations lentes et rapides 2.1. Transformation rapide Une transformation rapide se fait en une durée trop courte pour être suivie à l’œil ou avec les instruments de mesure usuels disponibles au laboratoire. 2.2.Transformation lente Une transformation lente peut être suivie pendant plusieurs secondes, minutes, heures à l’œil ou par les instruments de mesure disponibles au laboratoire. 2.3.Transformation infiniment lente Formation de la rouille, vieillissement du vin, noircissement du précipité de chlorure d’argent à la lumière… 3. Facteurs cinétiques Un facteur cinétique est une grandeur qui modifie la durée nécessaire pour atteindre l’état final d’un système chimique. 3.1. La température Les transformations chimiques lentes atteignent plus rapidement leur terme lorsque la température est plus élevée. 3.2.La concentration initiale des réactifs Les transformations chimiques lentes atteignent plus rapidement leur terme lorsque la concentration des réactifs est plus élevée. 3.3. L’état de surface d’un réactif solide Les transformations chimiques lentes faisant intervenir des solides atteignent plus rapidement leur terme lorsque le solide est plus divisé. 3.4. Interprétation microscopique des facteurs cinétiques Une plus grande concentration augmente la probabilité de rencontre entre les molécules et une température plus élevée rend le choc entre les molécules de réactifs plus efficace. 3.5. La trempe chimique La trempe chimique consiste à ajouter une grande quantité d’eau glacée à un milieu réactionnel. Cela modifie deux facteurs cinétiques : la température et la concentration des réactifs ce qui bloque instantanément la transformation. On peut réaliser une trempe chimique en modifiant l’un des deux facteurs cinétiques seulement. Lydie GERMAIN TS C 01 - Page 2/2 21/10/2010