Correction EMD1 Cinétique Chimique (2011/2012)

Correction EMD1 Cinétique Chimique (2011/2012)
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EXERCICE N°1:

Correction EMD1 Cinétique Chimique (2011/2012)
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EXERCICE N°2:
EXERCICE N°3:
A/ Un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse de formation d’un produit sans apparaître dans
l’équation-bilan de cette réaction.
La catalyse est homogène lorsque le catalyseur appartient à la même phase que les réactifs.
Elle esthétérogène dans le cas contraire.
Le mécanisme (ou le déroulement) d’une réaction catalysée est différent de celui d’une réaction non
catalysée car le catalyseur est consommé lors de certaines étapes élémentaires, puis restitué.
Les enzymes catalysent la plupart des processus chimiques naturels ainsi que de nombreuses réactions
de l’industrie agroalimentaire

Correction EMD1 Cinétique Chimique (2011/2012)
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B/ Catalyse homogène A + C AC et AC  D + C
1. • La vitesse de formation de AC (algébrique) est :
d [AC]/dt = k [A][C] - (k’+k”) [AC] où : [C] = [C]0 - [AC] et par suite :
d[AC]/dt= k [A][C]0 - (k [A] + k’ + k”) [AC].
• Si l’intermédiaire réactionnel AC est très réactif, on peut lui appliquer l’AEQS : dt[AC]/dt ≈ 0
et ainsi : [AC] ≈
k A
  C  0
k A k  k
=
A
  C  0
A
 KM
.
• En particulier, si c’est la première étape qui est limitante (k [A] << k’+k”) : v ≈
k k
k  k
[A][C]0 et
la cinétique est d’ordre un par rapport au réactif A et “d’ordre un” par rapport à la quantité de catalyseur
utilisée [C]0.
2. • La vitesse de disparition de A peut alors s’écrire : v = -d[A]/dt = k [A][C] - k’ [AC] ≈ k” [AC] =
dt[D]/dt ; c’est-à-dire : v = k”
A
  C  0
A
 KM
.
3.a. • Pour [A] >> KM , la “quasi-stationnarité” provient de l’occupation du catalyseur par AC (l’étape
limitante est la seconde) ; en effet, la contribution correspondante de [A] provient du remplacement de [C]
= [C]0 - [AC], et montre que l’évolution est limitée si on aboutit à [C] relativement faible. Ceci est confirmé
par la simplification de l’expression précédente : [AC] =
A
  C  0
A
 KM
≈ [C]0.
• L’équation cinétique est dans ce cas : v = -d[A]/dt ≈ k” [C]0, ce qui correspond à un “ordre un” par
rapport à la quantité de catalyseur utilisé (on ne connaît que [C]0).
• L’intégration donne alors : [A] ≈ [A]0 - k” [C]0 t, ce qui n’a bien sûr de signification que tant que
[A] ne diminue pas trop (en particulier il faut forcément [A] ≥ 0).
3.b. • Pour [A] << KM , la “quasi-stationnarité” provient de la réaction quasi-immédiate de
l’intermédiaire AC (l’étape limitante est la première). Par ailleurs : [AC] =
A
  C  0
A
 KM
≈ [C]0
A
KM
<< [C]0.
• L’équation cinétique est dans ce cas : v = -d[A]/dt ≈
k
KM
[A][C]0, ce qui correspond à un “ordre
deux” (ordre un par rapport à A et “ordre un” par rapport à la quantité de catalyseur utilisé). L’intégration
donne alors : [A] ≈ [A]0 e-yit avec
y =
k
KM
[C]0.
EXERCICE N°4:
d[ES] /dt= k1 [E] [S]-(k2+k-1) [ES]
d[ES] /dt=0
k1 [E] [S]-(k2+k-1) [ES]=o →[ES]= k1/(k2+k-1) [E] [S]