4.3 Diagrammes énergétiques
Les diagrammes énergétiques sont des représentations schématiques de la uctuation
de l’énergie potentielle (souvent exprimée en kJ/mol) des divers constituants au cours
d’une réaction chimique. Dans cette section, les déroulements de réactions simples se
produisant en une étape ainsi que ceux de réactions plus complexes, qui ont lieu en
deux ou plusieurs étapes, seront illustrés de façon générale grâce aux diagrammes énergétiques. Des diagrammes énergétiques associés à des réactions chimiques spéci?ques
seront illustrés dans les chapitres 7, 8 et 9.
4.3.1 Réactions simples effectuées en une seule étape
La ?gure 4.6 présente l’exemple général d’une réaction qui implique uniquement
l’attaque d’un réactif (A) sur le substrat (BOC) pour former directement les produits
?naux (AOB + C). L’enthalpie est l’énergie potentielle emmagasinée dans les liaisons
chimiques. Si les produits sont plus stables que les réactifs de départ, la réaction sera
dite exothermique, ayant une variation d’enthalpie de réaction négative (ΔH < 0).
Par opposition, si l’énergie des produits obtenus est plus élevée que celle des réactifs,
la réaction présentera une variation d’enthalpie positive et sera dite endothermique
(ΔH > 0). La variation d’enthalpie (ΔH) de réaction est déterminée mathématiquement
par la relation : H produits − H réactifs .
Au cours d’une réaction chimique, des collisions dites « ef?caces » doivent se produire entre les molécules du substrat et du réactif. En effet, les substances (et les
atomes) impliquées dans une réaction doivent être suf?samment près et orientées de
façon spéci?que pour permettre à la réaction d’avoir lieu. Pendant le processus, une
déstabilisation de l’ensemble substrat/réactif survient, causée par la répulsion électronique entre les atomes impliqués dans la réaction et par le bris et la formation des
liaisons chimiques. Par conséquent, chaque réaction engendre un moment de niveau
d’énergie maximale (de grande déstabilisation) appelé état de transition. Il s’agit en
fait du sommet de la courbe. À cet instant précis, il y a des liaisons qui se brisent et de
nouvelles liaisons qui se forment. Le schéma représentant cet état temporaire doit illustrer les transformations (formation et bris des liaisons) à l’aide de traits en pointillé. De
plus, puisqu’il s’agit d’une structure théorique qui n’existe pas en réalité et qui ne peut
pas être isolée, elle est mise entre crochets avec, en exposant, la double croix ‡. Cette
représentation porte le nom de complexe activé.
180 Chapitre 4 Réactivité chimique
Les diagrammes énergétiques sont des représentations schématiques de la uctuation
de l’énergie potentielle (souvent exprimée en kJ/mol) des divers constituants au cours
d’une réaction chimique. Dans cette section, les déroulements de réactions simples se
produisant en une étape ainsi que ceux de réactions plus complexes, qui ont lieu en
deux ou plusieurs étapes, seront illustrés de façon générale grâce aux diagrammes énergétiques. Des diagrammes énergétiques associés à des réactions chimiques spéci?ques
seront illustrés dans les chapitres 7, 8 et 9.
4.3.1 Réactions simples effectuées en une seule étape
La ?gure 4.6 présente l’exemple général d’une réaction qui implique uniquement
l’attaque d’un réactif (A) sur le substrat (BOC) pour former directement les produits
?naux (AOB + C). L’enthalpie est l’énergie potentielle emmagasinée dans les liaisons
chimiques. Si les produits sont plus stables que les réactifs de départ, la réaction sera
dite exothermique, ayant une variation d’enthalpie de réaction négative (ΔH < 0).
Par opposition, si l’énergie des produits obtenus est plus élevée que celle des réactifs,
la réaction présentera une variation d’enthalpie positive et sera dite endothermique
(ΔH > 0). La variation d’enthalpie (ΔH) de réaction est déterminée mathématiquement
par la relation : H produits − H réactifs .
Au cours d’une réaction chimique, des collisions dites « ef?caces » doivent se produire entre les molécules du substrat et du réactif. En effet, les substances (et les
atomes) impliquées dans une réaction doivent être suf?samment près et orientées de
façon spéci?que pour permettre à la réaction d’avoir lieu. Pendant le processus, une
déstabilisation de l’ensemble substrat/réactif survient, causée par la répulsion électronique entre les atomes impliqués dans la réaction et par le bris et la formation des
liaisons chimiques. Par conséquent, chaque réaction engendre un moment de niveau
d’énergie maximale (de grande déstabilisation) appelé état de transition. Il s’agit en
fait du sommet de la courbe. À cet instant précis, il y a des liaisons qui se brisent et de
nouvelles liaisons qui se forment. Le schéma représentant cet état temporaire doit illustrer les transformations (formation et bris des liaisons) à l’aide de traits en pointillé. De
plus, puisqu’il s’agit d’une structure théorique qui n’existe pas en réalité et qui ne peut
pas être isolée, elle est mise entre crochets avec, en exposant, la double croix ‡. Cette
représentation porte le nom de complexe activé.
180 Chapitre 4 Réactivité chimique