Principaux facteurs cinétiques
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• définir un facteur cinétique ;
• mettre en évidence l'influence de la concentration des réactifs et de la température sur la vitesse d'une réaction ;
• interpréter ces influences à l'échelle microscopique (chocs efficaces) ;
• définir un catalyseur et distinguer catalyse homogène, hétérogène et enzymatique ;
• citer quelques applications des facteurs cinétiques.
Prérequis : avancement et vitesse d'une réaction, temps de demi-réaction, dosage.
Situation de départ
On range les aliments au réfrigérateur pour qu'ils se conservent plus longtemps ; on cuit les légumes plus vite dans un autocuiseur ; le pot catalytique d'une voiture transforme en quelques millisecondes des gaz toxiques en gaz moins nocifs.
Quels paramètres permettent de modifier la vitesse d'une réaction chimique ?
Un facteur cinétique est un paramètre qui permet de modifier la vitesse d'une réaction chimique, c'est-à-dire la durée de la transformation, sans changer la nature des réactifs.
I. Influence de la concentration des réactifs
On réalise plusieurs mélanges contenant la même quantité d'ions peroxodisulfate et des ions iodure de concentrations différentes. La courbe x = f(t) monte d'autant plus vite que la concentration initiale en ions iodure est grande, et le temps de demi-réaction est plus court.
La vitesse d'une réaction augmente quand la concentration initiale d'un réactif augmente. Inversement, une dilution ralentit la réaction, même si les quantités de matière ne changent pas : la vitesse dépend des concentrations, pas des quantités. Au cours d'une transformation, la vitesse diminue parce que les concentrations des réactifs diminuent.
Les entités sont animées d'un mouvement désordonné, l'agitation thermique. Une réaction résulte de chocs efficaces entre entités réactives : des chocs assez énergiques pour rompre des liaisons et en former de nouvelles. Plus ces entités sont nombreuses par unité de volume, plus le nombre de chocs efficaces par seconde est grand, et plus la réaction est rapide.
Quand un réactif est solide, la réaction se produit à sa surface : elle est d'autant plus rapide que la surface de contact est grande. Le zinc en poudre réagit plus vite avec l'acide chlorhydrique que le zinc en grenaille.
II. Influence de la température
Un même mélange réactionnel, réparti dans deux béchers placés dans des bains à températures différentes, évolue plus vite dans le bain le plus chaud.
La vitesse d'une réaction augmente quand la température augmente. Un abaissement brutal de la température (trempe) ralentit fortement la réaction, au point de la bloquer pratiquement : on parle de blocage cinétique. Le système garde alors la composition qu'il avait au moment de la trempe.
À température plus élevée, les entités sont plus agitées : les chocs sont plus fréquents et plus énergiques, donc une plus grande proportion d'entre eux est efficace.
Pour une réaction donnée, t1/2 vaut 24 min à 20 °C et 6 min à 40 °C : à 40 °C, la transformation est environ 4 fois plus rapide.
III. Influence d'un catalyseur
1. Définition
Un catalyseur est une espèce chimique, utilisée en faible proportion, qui augmente la vitesse d'une réaction possible spontanément en son absence, sans apparaître dans son équation : il est consommé dans une étape puis régénéré dans une autre, et se retrouve intact à la fin. La catalyse est l'action d'un catalyseur.
Un catalyseur ne peut pas provoquer une réaction impossible : il ne fait qu'accélérer une réaction trop lente.
Mimba-Educ ouvre bientôt
Tu as découvert le début de ce cours. La suite s'ouvrira le 22 novembre 2026, jour de l'ouverture officielle du site.
Visiter un autre cours