Au programme de ce chapitre
- I. Mesurer la vitesse d'une réaction
- II. Pourquoi une réaction a-t-elle lieu ? La théorie des collisions
- III. Étudier un facteur cinétique
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition La vitesse d'une réaction indique la quantité de réactif consommée (ou de produit formée) par unité de temps. Pour une réaction en solution, on utilise la variation de concentration :
v = |Δc| / Δt, en mol/(L·s).
Si un gaz se dégage, on peut aussi suivre le volume de gaz formé par minute.
v = |Δc| / Δt, en mol/(L·s).
Si un gaz se dégage, on peut aussi suivre le volume de gaz formé par minute.
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Un exemple corrigé
Exemple La concentration d'un réactif passe de 0,80 mol/L à 0,50 mol/L en 60 s. Vitesse moyenne : v = 0,30 / 60 = 0,0050 mol/(L·s).
En général, la vitesse est maximale au début et diminue au cours du temps, parce que les réactifs s'épuisent. Elle devient nulle quand le réactif limitant est entièrement consommé.
En général, la vitesse est maximale au début et diminue au cours du temps, parce que les réactifs s'épuisent. Elle devient nulle quand le réactif limitant est entièrement consommé.
Lexique
- vitesse de réaction
- quantité de réactif consommée ou de produit formée par unité de temps
- choc efficace
- collision qui apporte assez d'énergie pour que les particules réagissent
- énergie d'activation
- énergie minimale nécessaire pour qu'une réaction démarre
- facteur cinétique
- paramètre qui modifie la vitesse d'une réaction
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — modifier deux facteurs à la fois. Si tu changes la température et l'état de division dans la même expérience, tu ne sais plus lequel explique l'accélération. Un test valable ne change qu'un seul facteur.
Piège — croire qu'aller plus vite donne plus de produit. Augmenter la température ou la concentration accélère la réaction, mais la quantité maximale de produit reste fixée par le réactif limitant. Seul le temps pour l'obtenir change.
Attention Augmenter la température accélère aussi les réactions endothermiques et les réactions exothermiques : la vitesse et l'énergie échangée sont deux questions différentes. Une réaction peut être très exothermique et très lente (la combustion du bois à 20 °C n'a pratiquement pas lieu).
L'astuce du prof
Astuce. Sur un graphique volume en fonction du temps, la vitesse se lit sur la pente : une courbe qui se couche indique une réaction qui ralentit, et un palier horizontal signale la fin de la réaction.
Exercices corrigés
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Exercice 1 — Vitesse moyenne d'un réactif
La concentration d'un réactif passe de 1,20 mol/L à 0,90 mol/L en 50 s. Calcule la vitesse moyenne de la réaction.
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La variation de concentration vaut |Δc| = 1,20 − 0,90 = 0,30 mol/L. La vitesse moyenne est v = 0,30 / 50 = 0,0060 mol/(L·s).
Exercice 2 — Un dégagement de dihydrogène
Du magnésium réagit avec de l'acide : on mesure le volume de H2 dégagé. t (s) : 0 ; 20 ; 40 ; 60 ; 80 ; 100 et V (mL) : 0 ; 36 ; 60 ; 76 ; 84 ; 84. Calcule la vitesse moyenne entre 0 et 20 s, puis entre 40 et 60 s. Que se passe-t-il après 80 s ?
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Entre 0 et 20 s, 36 mL se dégagent en 20 s : v = 3620 = 1,8 mL/s. Entre 40 et 60 s, il se dégage 76 − 60 = 16 mL, donc v = 1620 = 0,8 mL/s. La vitesse a diminué parce que les réactifs s'épuisent. Après 80 s, le volume reste à 84 mL : la réaction est terminée, un réactif est entièrement consommé.