Cinétique chimique

Cinétique chimique

Définition

La cinétique chimique étudie la vitesse des réactions et les facteurs qui l'influencent. Vitesse volumique : $v = \dfrac{1}{\nu_i} \dfrac{d[X_i]}{dt}$ (mol·L⁻¹·s⁻¹).

Facteurs cinétiques

• Concentration des réactifs (↑ chocs efficaces).
• Température : loi d'Arrhenius $k = A \cdot e^{-E_a/RT}$. Doublement typique tous les 10 °C.
• Catalyseur : abaisse $E_a$ sans modifier l'équilibre. Homogène, hétérogène ou enzymatique.
• Surface de contact (réactions hétérogènes).
• Solvant, éclairement (photochimie).

Ordre de réaction

$v = k \cdot [A]^a [B]^b$. L'ordre global = $a+b$.

• Ordre 0 : $[A] = [A]_0 - kt$ ; $t_{1/2} = [A]_0/(2k)$.
• Ordre 1 : $\ln[A] = \ln[A]_0 - kt$ ; $t_{1/2} = \ln 2 / k$ (constant).
• Ordre 2 : $1/[A] = 1/[A]_0 + kt$ ; $t_{1/2} = 1/(k[A]_0)$.

Méthodes de suivi

• Spectrophotométrie (loi de Beer-Lambert $A = \varepsilon \ell c$).
• Conductimétrie, pH-métrie, manométrie, chromatographie, RMN.
• Trempe chimique ou thermique pour arrêter la réaction.

Mécanismes réactionnels

Une réaction globale se décompose en actes élémentaires (intermédiaires réactionnels). L'étape cinétiquement déterminante (la plus lente) impose la loi de vitesse.

Applications

Conservation des aliments, stabilité des médicaments (date de péremption), procédés industriels (optimisation T° et catalyseur), biochimie (enzymes).