Chapitre 13 : Cinétique. I) Définitions et rappels

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1 UNIVERSITE DES ANTILLES Faculté de médecine Cours de Mr PELMARD Robert ag.fr Les cours seront complétés par la suite. Chapitre 13 : Cinétique I) Définitions et rappels a) La mole La mole a été introduite afin de mettre en lumière notre insuffisance (pour le moment), de matériels afin depouvoir travailler avec un atome ou une molécule. En effet, il est très facile et aisé pour nous de faire un gâteau au beurre. Comme ingrédients, 250 grammes de farine, 250 grammes de beurre, 6 œufs sans oublier la vanille, la canelle, la muscade. Ces ingrédients seront pesés grosso modo sur une balance. Regardons avec plus de précisions la réalité : On désire peser un milliard de molécules de chlorure de sodium. On sait qu un atome de sodium possède 23 nucléons et qu un atome de chlore en a 35 ou 37 nucléons. Nous pouvons déterminer la masse d une molécule de sodium : Prenons 35 nucléons pour le chlore. Au total, la molécule possède = 58 nucléons. La masse d un nucléon est 1, kg. La masse d une molécule est 58 * 1, kg = 9, kg. La masse d un milliard de molécule est : 10 9 * 9, = 9, kg = 9, gramme. Nous sommes incapable, à l heure actuelle, de peser une aussi petite quantité. (faute de matériels et méthodes à l échelle microscopique) Nous sommes incapable de travailler sur un atome, une molécule. Nous sommes acculés à travailler sur des quantités macroscopiques et c est la raison pour laquelle, AVOGRADO a introduit la notion de mole. Une mole est représentée par le nombre 6, Une mole de filles est 6, filles. Une mole d atomes de carbone 12 pèse 12 grammes et contient 6, atomes de carbone 12. Lors de l écriture d une réaction chimique : A + 2B AB 2

2 Tout chimiste aurait souhaité prendre un seul atome A et le faire réagir avec 2 atomes B pour obtenir une molecule AB2. Ce qui est impossible pour le moment. Le chimiste est obligé de travailler sur une mole de A c est à dire à faire réagir 6, atomes de A etc b) Cinétique des transformations. Certaines transformations sont rapides comme par exemple la dissolution d une petite quantité de chlorure de sodium dans un litre d eau. D autres transformations sont très lentes et peuvent nous paraître ne jamais se réaliser citons par exemple dans quelques siècles, les beaux diamants de plusieurs milliers d euros seront transformés en charbon de BBQ (cinétique très, très lente). Il est nécessaire d établir des lois de vitesses car toutes les transformations ne se font pas à la même vitesse. Tous les médicaments n agissent pas avec la même vitesse dans un corps humain, il est primordial de savoir la diminution dans le temps de la concentration du médicament afin d éviter un surdosage par le médecin, par le pharmacien etc. II) Etude expérimentale des vitesses de réaction Une équation cinétique mesure soit la vitesse de disparition d un réactif par conséquent la diminution de sa concentration au cours du temps, soit la vitesse d apparition d un produit. Pour chaque réactif, pour chaque produit, existera une vitesse de réaction par rapport à la molécule considérée ( produit ou réactif). Si on connaît les coefficients stoechiométriques, en d autres termes, si on a équilibré la réaction, les différentes vitesses de réactions seront ramenées à une seule : 3A + 2B C Il est possible d établir une seule vitesse de réaction : 1 d(a) 1 d(b) d(c) - = - = = v 3 2 avec A = concentration de A B = concentation de B C = concentration de C la vitesse d une réaction s exprime en mol.l - 1.s - 1 la vitesse d une réaction peut s écrire également: v = k A m B n p C La constante k est appelée constante de la réaction. Les constantes m, n et p sont les ordres partiels. m + n + p est l ordre global de la réaction. Si l ordre global est 0, k est exprimé en mol.l - 1.s - 1 ( cc.t - 1 ) cc pour concentration. Si l ordre global est 1, k est exprimé en s - 1 Si l ordre global est 2, k est exprimé en L.mol - 1.s - 1 ( cc - 1.t - 1 )

3 L ordre d une réaction est une donnée expérimentale. Le temps de demi- réaction est atteint quand il reste dans le milieu la moitié de la concentration du réactif de départ c est à dire ( Ao/2). a) ordre zéro Une réaction d ordre 0, l équation différentielle se résume à : Ordre zéro par rapport au réactif A = k La vitesse de la réaction est constante. Une diminution constante de la concentration du réactif en fonction du temps. Pour un même intervalle de temps, la diminution de concentration du réactif sera la même. b) ordre 1 Ordre 1 par rapport au réactif A = k A Lors d une réaction d ordre 1, les temps de demi- réaction sont constant pour la diminution de concentration à chaque fois de moitié. Exemple : Pour 1 jour, j ai une diminution de concentration de 1 Le jour suivant, une diminution de concentration de 0,5 sera observée. Le surlendemain, une diminution de concentration de 0,25 sera observée. Pour le même temps, la concentration est divisée par deux. c) ordre deux

4 Ordre 2 par rapport au réactif A = k A 2 Ordre 2 par rapport aux réactifs A et B = k A B Lors d une réaction d ordre 2, chaque intervalle de temps de demi- réaction successif vaut le double du précédent Exemple : Pour un jour, j ai une diminution de concentration d un médicament de 1 temps concentration jour 1 3 jours 0,5 7 jours 0,25 2 0j=t 0 1 j t1/2 1 1j 1j *2=2j 2j 0,5 3j 4j 2j*2=4j 0,25 7j 8j 0,125 15j De t=0 à t=1j, un intervalle de temps d un jour est observé, paralèllement, on observe une diminution de concentration de moitié ( de 2 on passe à 1) La diminution de concentration de moitié (de 1 à 0,5) sera observée au bout de 3 jours. ( 1j *2 = 2 jours) Une autre diminution de moitié de concentration sera observée à 7 jours : 2j * 2 = 4jours mais on sera le septième jour ( 1j + 2j + 4j) = 7 jours. Une autre diminution de moitié de la concentration sera observéé à : ( 1j + 2j + 4j + 8j ) = 15 jours. C est le dernier chapitre. Vous en avez eu au total 13. Je vais reprendre les schémas des deltas + et que je ne savais pas insérer, puis, je me consacrerai entièrement à vos tutrices pour le tutorat.

5 Les cours ont été écrit très rapidement. Je vais les relire et corriger les éventuelles erreurs. Bon courage, faites confiance à vos tutrices. Travaillez 12h par jour (samedi et dimanche inclus). Dormez 7h à 8 heures au maximum tous les jours. Ne vous dispersez pas et tout ira bien. Eliminer tous les parasites qui vont graviter autour de vous.