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
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 (#r< 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).
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