Définition de la vitesse de réaction

Définition de la vitesse de réaction
La vitesse de réaction est la quantité de matière transformé par unité de temps
c'est-à-dire la variation de la concentration des réactifs et des produits par unit
de temps
V= ±d* [A]
dt
V est toujours une grandeur positive et pour ce la on utilise le signe + pour les
produit qui se forme et – pour les réactifs qui disparus de la réaction
La vitesse d’une réaction chimique dépend de la nature des réactifs, de leur
concentration, de la température de la présence du catalyseur
Classification des réactions chimiques
La cinétique chimique distingue les réactions chimiques par leur molécularité et
par leur ordre
Molécularité d’une réaction
La molécularité d’une réaction est déterminée par le nombre de molécule qui
entrent dans l’interaction chimique suivant le nombre de molécules qui y
prennent part, les réactions se divisent en réaction :
Ordre d’une réaction
Un grands nombre de réactions sont complexes elles s’effectuent en deux ou
plusieurs étapes d’équation de réaction dans ce cas est le bilan de la suite des
réactions élémentaire
La loi de vitesse déterminée par l’expérience relève la complexité du processus
Exemple :
2 NO + 2H2
N2 + 2H2O
La loi de vitesse déduite de l’expérience, est
V=K [NO] ² * [H2]
Elle s’explique par les deux étapes du mécanisme
Étape lente : 2 NO + 2H2
V1=K1 [NO] ² * [H2]
Etapes rapide :
H2O2 + H2
N2 + 2H2O
2H2O
V2=K2 [H2O2] ² * [H2]
1
On adonc V=V 1 la vitesse de la réaction est celle de l’étape la plus lente, qui
impose sa vitesse a l’ensemble
Soit une réaction aA+bB+cC
p
La loi de la vitesse introduite des nombres m, n, p souvent différents des
coefficients a, b, c
V=K [A] m * [B] n* [C] p
En K constante de vitesse
m, n, p ordre partiel de la réaction ils peuvent être entiers fractionnaires ou
nulles (m+n - p) ordre globale
DTERMINATION EXPERMENTALE DE LORDRE
L’ordre des réaction ne peut être déterminé qu’expérimentalement
Le principe générale est de déterminer l’ordre par rapport à chacun des réactif ,
en neutralisant l’influence des autre, il suffit pour cela qu’ils soient présents en
grand excès.
*Si la réaction υ 1A + υ2B- - - - -> produit, admet un ordre, sa vitesse
s’exprime par la réaction : V=K [A] ⁿ * [B] ⁿ
Et l’ordre global de la réaction est m+n=p
Pour déterminer p expérimentalement on détermine d’abord séparément chaque
ordre partiel [m+n] on fait en sorte que la concentration de B reste constante et
on varie celle de A
La vitesse s’écrit alors :
V=K` [A] ⁿ
Si on prend le logarithme on aura : log V= log m [A] + log K`
En traçant le graphe log v = f (log [A]) Sa pente donnera la valeur de m
On procède de façon analogue pour B pour déterminer n
On utilise le même principe pour déterminer l’ordre de la réaction par la
méthode des vitesses initiales
L’équation devient alors :
V0=K` [A] ⁿ = m log [A] +log K`
Vitesse initiale des qu’un produit a été formé dans une réaction, il put réagir
avec les réactifs de départ comme cela peut rendre difficile l’analyse initiale de
la réaction, c’est a dire la vitesse au tout de but de la réaction, lorsque aucun
produit n’est présent les vitesse initiales de la plupart des réactions dépendent
des concentration initiales des réactifs
V0=K` [A] ⁿ = m log [A] +log K`
V0 : vitesse initiale
[A] : concentration initiale de réactif
En traçant le graphe log v0 = f (log [A]) sa pente donne la valeur de m ordre
partielle
VARIATION DE LA VITESSE AVEC LA TEMPERATURE
La vitesse de la réaction s’accroît vient avec l’élévation de température
Le fait qu’une vitesse de réaction augmente lorsque la température s’élève
implique que la constante de vitesse de la réaction a augmenté
2
On constate expérimentalement que le K est proportionnelle à 1/T . la variation
liant K et T est donnés par la loi
K=A * C
K- constante de vitesse
R- constante de gaz parfait
A- constante pré exponentiel
Ea- énergie d’activation
Ln K=Ln A – Ea/RT
Figur1
On détermine expérimentalement K à différentes t on traçons de pente
Ln K=f (1/t)
Qui est une droite de pente – Ea /Rt on en déduis Ea plus Ea est grande plus est
importent le rôle de t° sur la vitesse de la réaction .les réaction a grande E
dépendent beaucoup de t° les réaction a faible Ea ou des vitesse qui augmentent
tri peut avec t°
PARTIE EXPERIMENTALE
Détermination de l’ordre de la réaction en utilisant la méthode des vitesses
initiales
But
On détermine l’ordre de la réaction par rapport à la réaction :
Na2S2O3 + H2SO4
Na2SO4 + H2O+S+SO2
Principe
On détermine les vitesses initiales pour différentes concentration initiales de
Na2S2O3 grâce à la formation du soufre à l’état colloïdal quand la solution
devient trouble .on garde constante la température et concentration de H2SO4
Pratiquement, on mesure le temps de formation d’une certaine quantité de soufre
qui va troubler la solution, c'est-à-dire que l’on détermine la plus petite quantité
de soufre que l’œil peut avoir alors :
c - c0
c–0
c
V0=dc/dt=
=
=
t - t0
t–0
t
Ou :
C : une constante pour toutes les déterminations et représente la quantité de
Na2S2O3 qui réagit pour former une certaine quantité de soufre :
Donc
V=K [Na2S2O3] ⁿ
C/t =K [Na2S2O3] ⁿ
-log 1/t = -m log [Na2S2O3] –log k`+ log C
On représente
3
-log 1/t = f (- log [Na2S2O3]) et en calcule m en mesurant la pente
de la droite
Mode opératoire
On prépare les solution A et B dans des tubes à essai tableau 4.1 ;on mélange A
et B et on détermine avec un chronomètre le temps mis pour que la solution
commence à devenir trouble on regard l’essai sur un fond foncé
Partie calcul :
Complet le tableau ci dessus
Solution A Na2S2O3
H2O
Solution B H2SO4 0.8M
[Na2S2O3] mol/l
t (sec)
-log 1/t (sˉ1)
-log [Na2S2O3] mol/l
1
4
5
0.01
150
5.01
4.60
2
3
5
0.02
60
4.09
3.91
volume
3
2
5
0.03
52
3.95
3.50
4
1
5
0.04
42
3.73
3.21
5
0
5
0.05
30
3.40
2.99
A partir de graphe
On a
-log 1/t = f (- log [Na2S2O3])
Donc f= (log [Na2S2O3])
log 1/t
On a la pente de graphe
F= point final – point initial [Na2S2O3]/ point final – point initial log 1/t
m=5.19-3.31 =1.16
4.60-2.99
La molécularité
M=m*n=1.16*n Na2S2O3=
3-D’âpre le graphe et les résultats on aura que le volume de [Na2S2O3]
augmente la log[Na2S2O3]déminer
Influence de la température sur la vitesse de la réaction
LE BUT
On étudie l’influence de la température sur la vitesse de la réaction
Principe
On détermine les vitesses initiales des réactions pour la même concentration des
réactions mais pour différentes températures
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Mode opératoire
A {1ml de Na2S2O3 0.1m
{4ml de H2O
B {5ml de H2SO4 0.8m
On les introduit dans un bain marie et on fait la premier détermination a la
température ambiante et les autres à la température élevée
T0 + 10
T0 + 20 T0 + 30 T0 +30
T0 + 40 T0 + 50
t (sec)
1/t 10³
25
150
6.6
35
117
8.5
45
60
16.6
55
50
20
65
33
30
75
20
50
La vitesse de la réaction :
V=C/t
On a la température 19°c on aura le temps de 180 s et égale a 5.5s =1/t 10³
Donc pour 0°c on a 1/t 10³=0 et comme v=c/t on aura v=o car on a t=0 a T=0°c
Conclusion
Dit que la vitesse augment dit que la température donc la vitesse et avec la
température
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