Réactivité chimique 2

UE 1 : Réactivité chimique 2
Ordre 0 :
6
[A] = ½[A
0
]!t½
t(minutes) 60 120 180
[A]mol.dm-3 0,1 0,08 0,06
diagramme [cc] = f(temps
)
Ch Jarry
!t!t
Temps de demi réaction : [A] = 1/2 [A0] t(1/2)
Lʼunité de k sera en concentration/temps.
Ordre 1 : temps de demi réaction [A] = 1/2 [A0] t(1/2), il ne dépend pas de la
concentration de départ en ordre 1 . t1/2 = ln2/k
La température influe sur la vitesse dʼune réaction chimique (la constante de vitesse
dépend de la température). (Notion de conservation des aliments, médicaments, produits
de santé ...). Lʼabaissement de la T va avoir tendance a ralentir la vitesse de la réaction.
Aspect descriptif de la réactivité chimique
Réactif → produits chimie = science expérimentale
Une réaction chimique permet dʼobtenir, en particulier, un (des) composés nouveaux.
S(2-) aq → 2e- + Ss↓
La réactivité chimique correspond à la rupture et à la formation de liaisons chimique
ΔrG
La réactivité dʼune espèce chimique est directement reliée (fonction de) à sa structure
(configuration) électronique.
La réactivité dʼune espèce chimique concerne ses orbitales périphériques.
Les orbitales périphériques interviennent :
- soit en accueillant des e- provenant dʼautres espèces
- soit en fournissant des e- (périphériques) à dʼautres espèces.
=> périodicité de certaines propriétés chimiques
ex : métaux alcalins : ns1 halogènes np5
famille dʼéléments réactivité comparable
=> Etude descriptive des propriétés chimiques des éléments

Rapprocher réactivité/structure
O : 1s2 2s2 2p4
H2O : ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
H+ hybridation sp3
Base (de Lewis) H2O + H+ → H3O+
12
Ch Jarry
rapprocher réactivité/structure
H
2
O !!!!
H H
!
base (de Lewis)
hybridation sp
3
H
+
H
2
O+ H
+
! H
3
O
+
O : 1s22s22p4
doublet non
liant
liaison O-H créée à
partir d'une orbitale
sp3de O et 1s de H
≠ électronégativité entre O et H => polarisation de la liaison O-H
=> solvant polaire : dissoudre les solutés polaires
=> liaisons hydrogène
Rappel : liaisons hydrogène avec les composés mis en solution
Solubilité dans lʼeau (hydrosolubilité)
13
! électronégativité entre O et H ! polarisation de la
liaison O-H " solvant polaire : dissoudre les solutés
polaires
" liaisons hydrogène
rappel : liaisons hydrogène avec les composés
mis en solution
solubilité dans l’eau (hydrosolubilité)
autres csq
rappel : Les interactions solvant-soluté sont fonction des liaisons inter-moléculaires qui peuvent s’établir entre eux.
Elles dépendent de la structure des molécules
Rappel : Les interactions solvant-soluté sont fonction des liaisons inter-moléculaires qui
peuvent sʼétablir entre eux. Elles dépendent de la structure des molécules.
Solubilité dans lʼeau (hydrolsolubilié)
Chimie bio-inorganique
Ex : inogramme plasmatique (concentrations plasmatiques) cations et anions
Eléments + ions simples ou composés
azote, calcium, carbone, chlore, fer, hydrogène, magnésium, oxygène, phosphore,
potassium, sodium, soufre ....
hydrophobe ≠ hydrophile

15
médicament
médicament
solubilité dans l’eau (hydrosolubilité)
Ch Jarry
Certains éléments sont essentiels pour les etres vivants. Dʼautres sont supposés etre
essentiels.
Mais H2O a ses propres propriétés chimiques !
Réactivité de H2O : auto-ionisation
17
Mais H2O a ses propres propriétés chimiques !!
!
"
#$$$%$$!
"
#$$$$$$!!
&
#
%
%$$#!
'!
!!!
r
H
ionisation
> 0
acide base acide base
remarque
!rHionisation > 0 ! si T " alors ???
la notion de pH : log[H
3
O
+
]
Réactivité de H
2
O : auto-ionisation
Dans cette équation H
2
O joue le rôle d’un acide et d’une base :
comportement amphotère acido-basique
Ch Jarry
Dans cette équation H20 joue le role dʼun acide et dʼune base : comportement amphotère
acido-basique.
La notion de pH : log [H3O+]
Remarque : ΔrHionisation > 0 => si T↑ alors ??
Comportement redox de H20 [pH = 0]
18
Comportement redox de H
2
O [pH = 0]
Propriétés chimiques de H2O
réduction oxydation
+I ; - II0 0
H
2
O
Dans ce schéma H
2
O joue le rôle d’un oxydant et d’un
réducteur : comportement amphotère redox
O
2
H
2
Ch Jarry
Dans ce schéma H20 joue le role dʼun oxydant et dʼun réducteur : comportement
amphotère redox.
Formation (synthèse) de lʼeau
H2(g) + 1/2 O2(g) → H20(g) ΔH°f (H20(g)) ≅242 kJ/mol
- aspect thermodynamique
ΔrH ≅-242 kJ : ΔrS <0 (diminution nb de moles de gaz) <0
à basse température : ΔrG <0
Mais réactif H2 et O2 métastables. Pourquoi ?
- aspect cinétique
Importante énergie dʼactivation de la réaction catalyseur

20
En solution aqueuse les anions et les cations sont solvatés,
(entourés par des molécules H
2
O)
Ch Jarry
complexes : géométrie moléculaire
aquacomplexe Fe
2+
+ 6 H
2
O ! [Fe(H
2
O)
6
]
2+
H
2
O peut générer des liaison (covalente)
dative ou de coordination
doublet non
liant
plus généralement : les ions métalliques ( AL) vont pouvoir « réagir » avec le ligand H
2
O (BL) selon une
réaction d’équilibre
AQUA-COMPLEXES : équilibre de complexation
H20 peut générer des liaisons (covalente) dative ou de coordination
AQUA-COMPLEXES : équilibre de complexation
En solution aqueuse les anions et les cations sont solvatés, (entourés par des molécules
H20).
aquacomplexe : Fe2+ + 6H20 = [Fe(H20)6]2+
complexes : géométrie moléculaire
Plus généralement : les ions métalliques (AL) vont pouvoir réagir avec le ligand H20 (BL)
selon une réaction dʼéquilibre.
H20 est le solvant en biologie, mais H20 est aussi un réactif.
Ex : réaction dʼhydrolyse : réactif(s) + H20 → produit(s)
ex : hydrolyse de lʼATP
Phosphore (Z = 15 A = 30,97 isotopes)
P : [Ne] 3s2 3p3 3d10 état fondamental
État «excité» hybridations possibles
sous couches 3s 3p 3d
22
Phosphore (Z = 15 A = 30,97 ! isotopes)
P: [Ne] 3s
2
3p
3
3d
0
état fondamental
OH OH OH O
structure de l’acide orthophosphorique H3PO4
hybridation sp3
état « excité » ! hybridations possibles
P
O
H
OH
HO
O
P
O
OH
HO
OH
mésomérie
ss couches 3s 3p 3d
Ch Jarry
Lʼacide phosphorique H3PO4
Désydratation intermoléculaire de H3PO4 => ATP
23
P
O
H
OH
HO
O
P
O
H
OH
HO
O
P
O
H
OH
HO
O
A
D
E
N
I
N
E
O
OH
O
H
HO
ATP
l’acide orthophosphorique H
3
PO
4
déshydratation intermoléculaire de H
3
PO
4
!ATP
restent 4 fonctions acides
ATP ! ATP
4-(aq)
Ch Jarry
reste 4 fonctions acide ATP → ATP 4-

Hydrolyse de lʼATP
biochimie : catalyse enzymatique
24
biochimie :
ATP + H
2
O ! ADP + P
i
!
r
G’°
hydrolyse de l’ATP
P
O
-
O
O
P
O
-
O
-
O
O
A
D
E
N
I
N
E
O
OH
O
H
P
O
-
O
-
HO
O
ADP
3-(aq)
HPO
42- (aq)
rappel : couplage énergétique : l’ATP est 1 des molécules servant de
«fournisseur d’énergie »lors de réactions biochimiques "réaction d’hydrolyse
de l’ATP est exergonique (#rG°’ < 0
Ch Jarry
catalyse enzymatique
!
r
G’°< 0
Rappel : couplage énergétique : lʼATP est 1 des molécules servant de «fournisseur
dʼénergie» lors de réactions biochimiques réaction dʼhydrolyse de lʼATP est exergonique
(ΔrG°ʼ<0).