La vitesse des réactions chimiques. Chapitre 6: p.266 à 319

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Géraldine Beaupré
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1 La vitesse des réactions chimiques Chapitre 6: p.266 à 319

2 La vitesse de réaction 1. Définition et expression La vitesse de réaction est le changement dans la quantité des réactifs ou des produits en fonction du temps. Vitesse de réaction= [A(finale)] - [A(initiale)] Unités: mol/l.s la variation de temps

3 2. Vitesses moyennes et instantanées des réactions La vitesse moyenne d une réaction est représentée dans un graphique par la pente de la sécante (droite qui coupe une courbe en deux points). Elle représente le changement moyen de la concentration du réactif ou du produit par unité de temps. La vitesse instantanée est représentée dans un graphique par la pente de la tangente (droite qui coupe la courbe qu en un seul point). Elle représente la vitesse de la réaction en un temps précis.

5 Faire le labo virtuel p.270

7 3. Vitesse de réaction en fonction des produits et des réactifs. Si nous avons une équation du genre: aa + bb cc + dd(g) on peut représenter la vitesse de la réaction de 4 façons: a) en fonction de la production de C b) en fonction de la production de D c) en fonction de la diminution de A d) en fonction de la diminution de B on obtient donc:

8 Exemple Nous avons l équation chimique suivante: Si nous savons que le NO 2 est produit à une vitesse de 5,0 x 10-6 mol/l.s, quelles sont les vitesses de décomposition de N 2 O 5 et de formation de O 2?

9 Donc la vitesse de décomposition du N 2 O 5 est : - ½ (5,0 x 10-6 mol/l.s) = -2,5 x 10-6 mol/l.s

10 Donc la vitesse de formation du O 2 est : ¼ (5,0 x 10-6 mol/l.s) = 1,25 x 10-6 mol/l.s faire les exercices p.272 #1 à 4 et la feuille d exercices

15 4. Méthodes pour mesurer les vitesses de réaction Dans certaines réactions chimiques, on peut mesurer la vitesse de réaction en utilisant les méthodes suivantes: Mg 2HCl MgCl H ( s) ( aq) 2( aq) 2( g) a) mesure de la masse On peut mesurer la masse avec une balance au fur et à mesure que la réaction se déroule. b) mesure du ph (sonde de ph) On peut mesurer l évolution dans le ph de la réaction. c) mesure de la conductivité électrique La conductivité va changer d après le nombre d ions qui sont dissous dans la solution qui conduit l électricité.

16 d) mesure de la pression Dans un contenant fermé, la pression peut augmenter ou diminuer. e) changement de couleur (spectrophotomètre) L absorption de lumière par un composé est due à la concentration de celui-ci. f) mesure du volume de gaz recueilli lors de l expérience Dans certaines expériences, des gaz sont produits. On peut les recueillir par déplacement d eau.

17 5. Facteurs affectant la vitesse de réaction Plusieurs facteurs peuvent affecter la vitesse d une réaction chimique. En voici quelques-uns. la nature du réactif La concentration La température La surface de contact Les catalyseurs

18 a) Nature des réactifs Les réactions avec transfert d électrons ou avec réarrangement sont plus longues. Les réactions ioniques se produisent instantanément car il y a une forte attraction entre les ions et ceux-ci entrent en collision plus souvent. Les réactions de double déplacement n impliquent pas de transfert d électrons. Les réactions entre les molécules neutres sont plus lentes que les réactions ioniques car un transfert d électrons et un réarrangement doivent se produire.

19 Dans ce dernier cas, les molécules rebondissent et demeurent inchangées. Certaines collisions possèdent cependant assez d énergie pour changer le nuage électronique de la molécule. Il y a alors formation d un complexe activé. Un complexe activé est un produit instable qui se transforme spontanément en d autres produits plus stables. Pour former ce complexe, nous avons besoin d énergie d activation.

20 Complexe activé réactifs produit

b) Concentration La concentration est la quantité de matière par unité de volume. Si on augmente la concentration, ceci provoque une augmentation de la vitesse de réaction.

23 b) Concentration La concentration est la quantité de matière par unité de volume. Si on augmente la concentration, ceci provoque une augmentation de la vitesse de réaction. Explication: Plus il y a de particules dans le milieu, plus il peut y avoir de collisions. Cette augmentation de concentration provoque également une augmentation de pression car il y a diminution de volume.

24 c) Température Une augmentation de température augmente l énergie cinétique des réactifs. Les molécules possédant l énergie d activation augmentent et la réaction peut se produire plus vite. d) Surface de contact Lorsque le solide est réduit sous forme de poudre, la surface de contact augmente. Par ce fait même, les collisions peuvent se produire sur une plus grande surface augmentant ainsi la vitesse de la réaction.

25 e) Catalyseurs Un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse de réaction sans changer la réaction. Il ne prend pas part à la réaction. Avec un catalyseur, l énergie d activation requise pour faire la réaction est diminuée.

26 Action d un catalyseur

27 Représentation d un diagramme d énergie potentielle Réaction exothermique: E a inv = E a dir + ΔH Réaction endothermique: E a inv = E a dir - ΔH

29 Théorie cinétique La théorie cinétique de la matière nous explique le comportement de la matière en tenant compte de sa composition. a) Toute matière se compose de petites particules qui sont éloignées les unes des autres. b) Ces particules sont constamment en mouvement et se déplacent en ligne droite. c) Toutes les collisions entre les particules sont parfaitement élastiques ( pas de vibration d énergie cinétique totale de deux particules, il y a seulement un transfert d énergie d une particule à l autre)

30 Type de mouvements retrouvés dans les molécules translation (gaz) : particules se déplacent en ligne droite. Rotation: particules tournent sur ellesmêmes. Vibration (solides): Les particules oscillent ou font un va-et-vient continuel.

31 Théorie des collisions Pour qu il y ait réaction, les conditions suivantes doivent être respectées: a) Il doit y avoir une orientation dans le mouvement des particules de sorte qu il y ait un réarrangement efficace des atomes ou ions. b) Il doit y avoir des collisions entre les particules des réactifs avant qu un réarrangement quelconque des atomes ou ions ait lieu. c) Il doit y avoir un minimum d énergie provenant des particules en collision. (énergie d activation)

32 Exemple Le CO réagit avec le NO 2 pour former du CO 2 et du NO. Représente par un diagramme d énergie potentielle la progression de la réaction si on sait que E a dir = 134 kj et que le ΔH = -226 kj. Calcule E a inv. et illustre-le sur ton graphique. Faire les exercices 13 à 16 p.294

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