Ressources · Terminale · Spécialité Physique-Chimie
Fiche de révision : Cinétique chimique
Suivi d’une transformation lente, vitesses volumiques, temps de demi-réaction, loi de vitesse d’ordre 1 (Python, méthode d’Euler), facteurs cinétiques, catalyse et mécanisme réactionnel.
Cinétique chimique
Fiche méthode
(Physique-chimie Tle spécialité · Constitution et transformations de la matière · Modéliser l’évolution temporelle d’un système, siège d’une transformation chimique)
La démarche pour toute étude cinétique
1. Je choisis le suivi : couleur → spectrophotométrie, ions → conductimétrie, H₃O⁺ → pH-métrie, gaz → pression ou volume ; sinon prélèvements, trempe et titrage.
2. Je convertis la grandeur mesurée en concentration et je fixe l’état final.
3. Je calcule les vitesses : taux de variation (moyenne) ou tangente (à une date), en mol·L⁻¹·s⁻¹.
4. Je lis t1/2 à la moitié de l’état final et je teste l’ordre 1.
5. J’interprète : facteur cinétique, catalyseur, chocs, mécanisme.
Cas 1 · Choisir un suivi
Réflexe — qu’est-ce qui change : une couleur, des ions, l’acidité, un gaz ?
Exemple. Estérification de l’acide butanoïque par l’éthanol : aucune espèce colorée, aucun gaz, presque pas d’ions.
Aucune grandeur physique simple ne varie nettement : on fait des prélèvements à différentes dates.
Chacun subit une trempe dans l’eau glacée, puis on titre l’acide restant par une solution d’hydroxyde de sodium.
Attention — une transformation rapide ne se suit pas : elle est finie avant la première mesure.
Cas 2 · Calculer une vitesse
Réflexe — v = |Δ[X]| ÷ Δt, puis division par les nombres stœchiométriques.
Exemple. 2 A → P : [P] passe de 2,4 à 4,2 mmol·L⁻¹ entre 30 s et 90 s. Vitesses moyennes ?
vapp(P) = (4,2 − 2,4) ÷ 60 = 0,030 mmol·L⁻¹·s⁻¹ = 3,0 × 10⁻⁵ mol·L⁻¹·s⁻¹.
A disparaît deux fois plus vite : 6,0 × 10⁻⁵ mol·L⁻¹·s⁻¹.
Attention — convertir les mmol en mol et les minutes en secondes si l’unité l’exige.
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Cas 3 · Lire un temps de demi-réaction
Réflexe — valeur finale ÷ 2, puis lecture de la date.
Exemple. L’absorbance d’un produit coloré croît de 0 à sa valeur finale 0,84 ; elle vaut 0,42 à t = 3,5 min.
A est proportionnelle à la concentration du produit : la moitié de l’état final est atteinte quand A = 0,84 ÷ 2 = 0,42.
Le temps de demi-réaction vaut 3,5 min.
Attention — transformation non totale : moitié de xf, jamais de xmax.
Cas 4 · Utiliser une loi d’ordre 1
Réflexe — et .
Exemple. k = 1,2 × 10⁻³ s⁻¹ et [A]₀ = 5,0 × 10⁻² mol·L⁻¹. Calculer t1/2, puis [A] au bout de 20 min.
t1/2 vaut 0,693 ÷ (1,2 × 10⁻³) ≈ 578 s, soit 9,6 min.
20 min = 1 200 s : [A] = 5,0 × 10⁻² × e−1,44 ≈ 1,2 × 10⁻² mol·L⁻¹.
Attention — pour prouver l’ordre 1 : v ÷ [A] constant, t1/2 constant ou ln [A] affine.
Cas 5 · Facteur cinétique ou catalyseur ?
Réflexe — je compare deux expériences qui ne diffèrent que par un paramètre.
Exemple. Temps de demi-réaction d’une même transformation : A, à 20 °C : 12 min ; B, à 40 °C : 3 min ; C, à 20 °C avec des ions Cu²⁺ : 2 min, ions Cu²⁺ retrouvés en même quantité à la fin.
A et B : la température est un facteur cinétique.
A et C : Cu²⁺ accélère et se retrouve intact : catalyseur, en catalyse homogène ; l’état final est le même.
Attention — un catalyseur ne change ni l’avancement final ni le rendement.
Cas 6 · Lire un mécanisme
Réflexe — formé puis consommé : intermédiaire ; consommé puis régénéré : catalyseur.
Exemple. Mécanisme : A + C → AC, puis AC + B → AB + C.
Somme : A + B + C + AC → AC + AB + C, soit A + B → AB.
AC est un intermédiaire ; C est le catalyseur.
Attention — une flèche courbe part d’un doublet et va vers un site pauvre en électrons.
Les pièges
- Oublier le signe « − » : une vitesse de disparition est positive alors que d[A]/dt est négatif.
- Confondre vitesse moyenne (corde) et vitesse à une date (tangente).
- Prendre t1/2 pour la moitié de la durée de la transformation.
- Conclure à l’ordre 1 parce que [A] décroît.
- Croire qu’un catalyseur augmente l’avancement final ou le rendement.
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