Cinétique chimique — Vitesse volumique, temps de demi-réaction t1/2 et lois de vitesse (cours & exercices)

Vitesse et suivi temporel

Suivi d'une réaction

La cinétique distingue les transformations rapides des lentes, mesurables par Beer-Lambert ou conductimétrie.

• Vitesse volumique de disparition : formule $v_{disp} = -\frac{d[R]}{dt}$ pour un réactif.
• Vitesse volumique de formation : formule $v_{app} = \frac{d[P]}{dt}$ pour un produit.

Beispiel: Pour $[I_2]$ passant de $0$ à $0,10\text{ mol/L}$ en $2\text{ s}$ : $v_{app} = \frac{0,10 - 0}{2 - 0} = 0,05\text{ mol.L}^{-1}\text{.s}^{-1}$

💡 Attention : La vitesse de disparition d'un réactif possède un signe moins dans sa formule pour rester positive.

Demi-réaction et Ordre 1

Le temps de demi-réaction t1/2

Durée pour que l'avancement atteigne la moitié de sa valeur finale.

• Calcul de $t_{1/2}$ : au temps $t_{1/2}$, on a $[R]_{t_{1/2}} = \frac{[R]_0}{2}$.

Loi de vitesse d'ordre 1

La vitesse de disparition est proportionnelle à la concentration du réactif.

• Loi d'évolution : décroissance exponentielle $[A]_t = [A]_0 \cdot e^{-kt}$.
• Validation graphique : la courbe $\ln([A]_t) = f(t)$ doit être une droite affine.

💡 Astuce : Si la courbe de la vitesse en fonction de la concentration est une droite passant par l'origine, l'ordre est bien de 1.

Facteurs cinétiques et Catalyse

Facteur cinétique définition

Paramètre physique ou chimique qui modifie la vitesse d'une réaction sans changer son état final.

• Facteur cinétique température : plus elle est haute, plus la réaction est rapide.
• Facteur cinétique concentration : une concentration initiale élevée accélère la réaction.

Facteur cinétique et catalyseur différence

Le catalyseur est une espèce chimique ajoutée qui accélère la réaction sans y être consommée.

• Catalyse homogène : catalyseur et réactifs sont dans la même phase.
• Catalyse hétérogène : le catalyseur et les réactifs ont des phases différentes.
• Catalyse enzymatique : le catalyseur est une protéine spécifique (enzyme).

💡 Mémo : Un catalyseur accélère la réaction mais ne figure jamais dans l'équation bilan globale.