Facteurs Influençant la Vitesse des Réactions Chimiques :

La vitesse d'une réaction chimique dépend de plusieurs paramètres : la concentration des réactifs, la température, la pression, le solvant et la présence éventuelle d'un catalyseur ou d'un inhibiteur.

a) Influence de la concentration:

a.A + b.B → c.C

La vitesse de la réaction (V) est donnée par la variation des concentrations de A, B ou C en

fonction du temps:

V= -1/a

d[A]/dt=-1/b

d[B]/dt=+1/c

d[C]/dt (mol-1.s-1)

On trouve expérimentalement que la vitesse peut dépendre de la concentration des réactifs selon la loi de vitesse suivante :

V= -1/a d[A]/dt=k[A]x [B]y

Où k est la constante de vitesse pour la réaction considérée (attention à ne pas confondre cette Constante de vitesse avec la constante d'équilibre de la réaction).

Les exposants x et y sont les ordres partiels de la réaction respectivement par rapport à A et B. L'ordre global de la réaction est la somme des ordres partiels (soient x+y dans le cas présent).

Ordre zéro (x=0) : V = k (constante indépendante de la concentration)

V= -d[A]/dt=k d'où d [A]= -kdt

L'intégration entre 0 et t donne : [A]t = [A]0 – kt .

[A]0 est la concentration de A au temps 0.

[A]t est la concentration de A au temps t.

Une réaction d'ordre zéro est caractérisée par une dépendance linéaire de la concentration [A] en fonction du temps t. La constante de vitesse k s'exprime en mol.l-1.s-1.

Premier ordre (x=1) : V = k . [A]

V= -d[A]/dt=k [A] d'où (d [A])/([A])= -kdt

L'intégration entre 0 et t donne ln [A]t = ln [A]0 - kt une réaction du premier ordre est caractérisée par une dépendance linéaire du logarithme népérien de la concentration [A] en fonction du temps. Le constant k s'exprime en s-1.

Secend ordre (x=2) : V = k . [A] . [B] ou V = k . [A]2 ou V = k . [B]2

V= -d[A]/dt=k [A]2 d'où d [A])/[A]2 = -kdt

L'intégration entre 0 et t donne 1/[A]t - 1/[A]0 = kt Une réaction du second ordre est caractérisée par une dépendance linéaire de l'inverse de la concentration [A] en fonction du temps t. La constante k s'exprime en mol-1.l.s-1.

b) Influence de la température

L'influence de la température a été établie par Arrhénius. La relation qui porte son nom relie la température à la constante de vitesse :

k=A Arrhénius  e(-Eα/RT)

Aarrhénius : constante indépendante de la température.

R : constante des gaz parfaits (8.3143 J.K-1.mol-1).

T : température exprimée en kelvin (k).

Ea: énergie d'activation (J.mol-1).

Lorsque la température augmente, la vitesse d'une réaction augmente. L'énergie d'activation correspond à l'énergie à fournir pour que la réaction se fasse.

Influence d'un catalyseur:

Un catalyseur est une espèce qui permet d'augmenter la vitesse d'une réaction mais sans intervenir dans le bilan global de cette réaction. Comme il est régénéré, on ne l'utilisé qu'en faibles quantités. Il intervient en fait dans le mécanisme et créé des intermédiaires réactionnels. Ceux-ci sont produits à partir de réaction à faible énergie d'activation, donc à grande vitesse. Le catalyseur transforme donc une étape lente en plusieurs étapes rapides.