Cinétique chimique : Lois de vitesse | Chimie générale 2

Taux de réaction (en mol.L^-1.s^-1) :

Changement de concentration des réactifs ou des produits par unité de temps. Le taux de réaction fait référence à la vitesse à laquelle une réaction chimique se produit. La concentration des réactifs, la température, la surface et la présence d'un catalyseur influencent tous le taux de réaction.
 

• Taux de réaction d'un réactif :

 

• Taux de réaction d'un produit :

 

a A + b B → c C
taux de réaction = - $\frac{1}{\mathrm{a}} \frac{∆\left[\mathrm{A}\right]}{∆\mathrm{t}}$ = - $\frac{1}{\mathrm{b}} \frac{∆\left[\mathrm{B}\right]}{∆\mathrm{t}}$ = $\frac{1}{\mathrm{c}} \frac{∆\left[\mathrm{C}\right]}{∆\mathrm{t}}$

Loi de vitesse :

Une équation qui relie la vitesse de réaction à la concentration des réactifs. La vitesse de réaction peut être exprimée comme le produit de la concentration des réactifs et d'une constante de proportionnalité k pour une réaction donnée, appelée constante de vitesse, qui dépend uniquement de la température
 

 

Ordre de réaction :

La puissance à laquelle la concentration d'un réactif donné est élevée dans l'équation de la loi de vitesse. L'ordre de réaction global est la somme des ordres de réaction de chaque réactif. L'ordre de réaction doit être déterminé en comparant les variations de la vitesse initiale avec les variations des concentrations des réactifs de départ

Loi de vitesse intégrée

Les lois de vitesse discutées jusqu'à présent font le lien entre la vitesse et les concentrations des réactifs. Si les concentrations des réactifs peuvent être exprimées comme une fonction d'un seul réactif :

 

En intégrant cette équation, nous pouvons déterminer une forme de loi de vitesse qui relie les concentrations des réactifs et le temps. Cette loi est appelée une loi de vitesse intégrée et peut être utilisée pour déterminer :

• Les concentrations des réactifs après une période de temps spécifiée
• Le temps nécessaire pour atteindre une concentration de réactif spécifiée

 

Demi-vie t_1/2:

Le temps nécessaire pour que la moitié du réactif réagisse. La concentration du réactif diminue de moitié par rapport à sa valeur initiale

À t = t_1/2, [A] = $\frac{{\left[\mathrm{A}\right]}_0}{2}$

Loi de vitesse : La vitesse de réaction d'une réaction du premier ordre est proportionnelle à la concentration d'un seul réactif :  où : - k est la constante de vitesse (en s^-1) - [A] est la concentration de A (en mol.L^-1) Loi de vitesse intégrée : Dépendance temporelle de [A] pour une réaction du premier ordre : Δ[A]/Δt = k[A] Demi-vie : À t = t_1/2, [A] = [A]0/2

Taux de réaction :

Le taux de réaction pour une réaction d'ordre deux est proportionnel au produit de la concentration de 2 réactifs [A][B], ou la concentration d'un seul réactif au carré [A]² :

 

Loi de vitesse intégrée :

Dépendance temporelle de [A] pour une réaction d'ordre deux : - ∆[A]/∆t = k [A]²
Après intégration :

 

Demi-vie :

A t = t_1/2, [A] = [A]₀²

Radioactivité :

L'émission spontanée de petites particules (particules alpha, particules bêta) ou de rayonnement (rayons gamma) à partir de noyaux instables. Une série de désintégration radioactive est une séquence de réactions nucléaires qui aboutit finalement à la formation d'un isotope stable. La désintégration radioactive est un processus du premier ordre :

          t_1/2 = $\frac{\ln 2}{\mathrm{k}}$    ⇒   k = $\frac{\ln 2}{{\mathrm{t}}_{1/2}}$

          ln $\left(\frac{\left[\mathrm{A}\right]}{{\left[\mathrm{A}\right]}_0}\right)$ = - kt    ⇒   ln $\left(\frac{\left[\mathrm{A}\right]}{{\left[\mathrm{A}\right]}_0}\right)$ = - $\frac{\ln 2}{{\mathrm{t}}_{1/2}}$ x t

 

Relation entre la demi-vie et le nombre de particules dans une désintégration nucléaire du premier ordre :

Le nombre de noyaux radioactifs N est proportionnel à la concentration de l'espèce radioactive :