La vitesse d`une réaction chimique

Lavitessed’uneréactionchimique
Lavitessed’uneréactionsedéfinitcommeétantlavariationdelaconcentrationd’unréactifou
d’unproduitparunitédetemps.Ainsi,pourlaréaction:
aA+bB→cC+dD
onexprimeralavitessemoyenne:
 ∆
∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ 
etlavitesseinstantanéeainsi:
Lavitessemoyenneestcalculéesurunintervalledetempsmacroscopiquetandisquelavitesse
instantanéeestcalculéeàunmomentprécis(pentedelatangente)telqu’illustréaugraphique
quisuit.Notezquelegraphiqueillustreaussilanécessitéd’exprimerlavitessederéactionen
tenantcomptedescoefficientsstoechiométriques.OnobserveiciqueleréactifNOapparaît
deuxfoisplusrapidementqueleréactifO2(àcauseducoefficientstoechiométrique=2).

1. Lavitessederéactionestinfluencéepar5facteurs.Expérimentezaveccescinqfacteurs
d’influencedelavitessedereaction:
http://www.ewellcastle.co.uk/science/pages/kinetics.html
a. Quelestl’effetdelatempérature?
b. Quelestl’effetdelapression?
c. Quelestl’effetdelaconcentration?
d. Quelestl’effetdelasurfacedecontact?
e. Quelestl’effetd’uncatalyseur?
2. Onpeutobserverl’undecesfacteurs:http://www.youtube.com/watch?v=EIJZgngtX3w
Lesréactionschimiquesencourues(inscritesautableau☺)sontlesmêmesdanschacun
desbéchersetlanaturedesréactifn’estpaschangée.Proposezuneexplicationàvos
observations…
3. Unevariationdecetteexpérienceestobservéeici:
http://www.youtube.com/watch?v=Ch93AKJm9os&NR=1
Laréactionestoscillante…Proposezuneexplication.
Lavitessed’uneréactionchimiquepeutêtrecaractériséeparuneloidevitesse…Parune
équationmathématiquequel’onpeutnommerloidevitessedifférentielle.Elles’exprimeainsi
pourlaréaction aA+bB→cC+dD :
V=k[A]m[B]n
K=constantedevitesse(unitésselonl’ordre),m=ordrepartielselonleréactifA,n=ordre
partielselonleréactifB.
Notezquelesordrespartielssontindépendantsducoefficientstoechiométrique.Ilsdoivent
êtredéterminésexpérimentalement.
Lasommedesordrespartielsdonnel’ordreglobaldelaréaction.

L’ordrederéactionparrapportàchaqueréactifpeutêtredéterminéparlaméthodedes
vitessesinitiales.Lavitesseinitialeestutiliséecarl’influencedelaréactioninverseest
négligeableaudébutdelaréaction.Ilsuffitalorsdecomparerlavitesseinitialederéactionsen
faisantvarierunseulparamètredel’équationàlafois.Ilpeutêtrefortementutiledese
souvenirdelapropriétémathématiquedeslogarithmes:ln(Ax)=xln(A)
4. Voicilaréaction2NO+O2→2NO2pourlaquellenousavonsmesuréla
vitessederéactioninitialeenvariantlesconcentrationsdesréactifs:
 Essai[NO][O2]Vitesse(M/sec)
  10.120.050.12
  20.120.100.24
  30.240.050.48
a. Exprimezlavitessederéactionselonchaqueproduitetréactif.
b. Donnezl’expressiondelavitessedifférentielle
c. Calculezlaconstantedevitesseetdonnezsesunités.
5. Expérimentezavecl’applicationdelapagesuivante:
http://www.chm.davidson.edu/ChemistryApplets/kinetics/MethodOfInitialRates.html
Déterminezl’équationdevitessedelaréaction.Pourcefaire,expérimentezavec
différentsvolumesdesréactifsetnotezàchaquefoislavitesse(lapente(slope))
Laloidevitessedifférentiellepeutaussiêtredéterminéeenmesurantlavitessederéactionen
fonctiondedifférentesconcentrationsd’unréactif.Ainsi,lavitesseseraindépendantedela
concentrationsil’ordreestde0,elleseradirectementproportionnelleàlaconcentrationsi
l’ordrepartieldeceréactifest1etellevarieexponentiellementsil’ordreest2.Onpeut
expérimenteravecl’applicationtrouvéeà:
http://www.chm.davidson.edu/ChemistryApplets/kinetics/DifferentialRateLaws.html
6. Quelleestl’équationdevitesse(aveclavaleurnumériqueetlesunitésdelaconstante)
pourlaréactionprésentéeaubasdelapagewebprécédenteentrelebromeetl’acide
formique(note:analysezattentivementlesdeuxgraphiquesgénérésafindebien
prévoirl’effetdel’acideformique)?

Laréactionpeutaussiêtrecaractériséeparuneloidevitessequel’onappellelaloidevitesse
intégrée.Cetteméthodeestsimplepourlecasdesordresauxquelsnousnousintéresserons,
soit:0,1et2.
Onobservealors:
Onnotequel’équationdevitesseintégréecorrespondàl’équationd’unedroitedutype:
y=mx+b
7. Effectuezl’expérienceS2O8
2‐(aq)+3I‐(aq)→2SO4 2‐(aq)+I3 ‐(aq)présentéeà:
http://www.chm.davidson.edu/ChemistryApplets/kinetics/IntegratedRateLaws.html
etrépondezauxquestionssuivantes.
a. Quelleestl’équationdevitesseintégréequicorrespondàlaréaction?
b. Quelleestl’équationdevitessedifférentielledelaréaction?