transformations lentes et rapides

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
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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
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