Exercices Corrigés Cinétique Chimique et Catalyse PDF
La cinétique chimique poursuit trois buts :
➀ la mesure des vitesses de réaction dans divers types de réacteurs
➁ la recherche des facteurs pouvant influer sur la vitesse : pression, température,
composition, force ionique, permittivité du milieu… Cette étude systématique
conduit à l'écriture de la loi de vitesse, fonction mathématique reliant la vitesse
aux paramètres précédents
➂ enfin l'élaboration des mécanismes réactionnels représentant, de façon détaillée,
la façon dont les molécules se réarrangent lors d'une réaction chimique globale.
Lorsque celle-ci se révèle trop complexe, on se contente d'un mécanisme
simplifié où ne figurent plus toutes les étapes élémentaires ni les intermédiaires
très réactifs ; on parle alors de schéma réactionnel, ou schéma de filiation des
réactifs et produits.
Il est important de noter dès maintenant que l'approche cinétique permet de rejeter
un mécanisme donné parce qu'il est incompatible (cinétiquement parlant) avec les
résultats expérimentaux ; en revanche la cinétique ne permet pas d'affirmer, avec
certitude, que tel autre mécanisme est le mécanisme de la réaction étudiée. L'expérience
montre, en effet, que plusieurs mécanismes différents peuvent conduire à des lois de
vitesse identiques, compatibles avec les résultats expérimentaux. Très souvent,
d'ailleurs, la précision insuffisante des expériences ne permet pas de distinguer entre des
formulations de lois de vitesse très voisines. Seules des investigations plus poussées
(par exemple détection d'intermédiaires très réactifs) peuvent, parfois, lever l'ambiguïté.
Le cinétique doit donc faire preuve d'une grande réserve lorsqu'il propose un
mécanisme réactionnel… La cinétique chimique fait appel : à la connaissance de la structure des atomes et molécules et à celle des liaisons
chimiques (spectroscopies, mécanique quantique) à la thermodynamique classique (relations entre thermodynamique et cinétique
pour deux processus élémentaires inverses l'un de l'autre) et à la
thermodynamique statistique (théories de vitesse).
La cinétique représente, en quelque sorte, l'aboutissement de nos connaissances sur
la réaction chimique. C'est une science récente, beaucoup moins élaborée que ne l'est la
thermodynamique parce qu'infiniment plus difficile. Malgré l'apport de quelques
théories (surfaces d'énergie potentielle, théories de vitesse, théories des réactions
unimoléculaires), elle reste une science éminemment expérimentale et donc faiblement
prédictive. Son importance, tant fondamentale que pratique, n'en est pas moins grande
comme nous le montrerons dans cet ouvrage.
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