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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 189 — #197
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Cinétique chimique
La cinétique chimique, qui a fait l’objet d’une présentation en classe de terminale S, est
l’étude de la réaction chimique envisagée sous son aspect dynamique. Cette perspective
contraste avec celle adoptée par la thermodynamique chimique pour laquelle l’intérêt se
concentre sur les états du système examiné, état initial, état final. Si la thermodynamique
permet de prédire l’évolution d’un système chimique dans les conditions considérées, elle
ne permet de déterminer ni la vitesse de transformation du système, ni le chemin par
lequel cette transformation s’effectue ; les différentes modalités de l’évolution du système
d’un état vers un autre sortent du champ de la thermodynamique. Ainsi le temps, qui
ne constitue pas une variable essentielle en thermodynamique classique, est la variable
fondamentale de la cinétique chimique.
L’intérêt de la cinétique chimique est double. En premier lieu, la cinétique présente un
intérêt pratique immédiat. La connaissance des équations d’évolution temporelle d’un
système chimique permet de prévoir la durée nécessaire à sa transformation dans des
conditions données, ce qui constitue un objectif important au laboratoire et dans l’industrie chimique. En second lieu, la cinétique constitue pour le chimiste l’une des méthodes
les plus générales pour obtenir des informations sur les mécanismes de la transformation
d’un système chimique dans le cadre du modèle de la réaction chimique (cet aspect de la
cinétique n’est abordé que dans une analyse de documents).
1 Concepts fondamentaux de la cinétique chimique
La cinétique chimique est ici envisagée phénoménologiquement, c’est-à-dire par l’examen
méthodique des phénomènes perceptibles pour l’observateur, préalablement à toute interprétation (cette interprétation des phénomènes n’est pas examinée dans le programme de MPSI).
1.1 Système considéré
Beaucoup de systèmes chimiques peuvent donner lieu à des études cinétiques, mais il est
raisonnable de commencer par l’étude de systèmes simples ; c’est la raison pour laquelle les
systèmes examinés par la suite seront tous considérés comme :
• fermés, sans échange de matière avec l’extérieur ;
• isothermes, à température constante ;
• homogènes, constitués d’une seule phase.
Ces simplifications excluent l’étude de réactions chimiques dans des systèmes tels que les
objets biologiques ou les réacteurs industriels, lesquels sont le plus souvent polyphasés, non
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Cinétique chimique
La cinétique chimique, qui a fait l’objet d’une présentation en classe de terminale S, est
l’étude de la réaction chimique envisagée sous son aspect dynamique. Cette perspective
contraste avec celle adoptée par la thermodynamique chimique pour laquelle l’intérêt se
concentre sur les états du système examiné, état initial, état final. Si la thermodynamique
permet de prédire l’évolution d’un système chimique dans les conditions considérées, elle
ne permet de déterminer ni la vitesse de transformation du système, ni le chemin par
lequel cette transformation s’effectue ; les différentes modalités de l’évolution du système
d’un état vers un autre sortent du champ de la thermodynamique. Ainsi le temps, qui
ne constitue pas une variable essentielle en thermodynamique classique, est la variable
fondamentale de la cinétique chimique.
L’intérêt de la cinétique chimique est double. En premier lieu, la cinétique présente un
intérêt pratique immédiat. La connaissance des équations d’évolution temporelle d’un
système chimique permet de prévoir la durée nécessaire à sa transformation dans des
conditions données, ce qui constitue un objectif important au laboratoire et dans l’industrie chimique. En second lieu, la cinétique constitue pour le chimiste l’une des méthodes
les plus générales pour obtenir des informations sur les mécanismes de la transformation
d’un système chimique dans le cadre du modèle de la réaction chimique (cet aspect de la
cinétique n’est abordé que dans une analyse de documents).
1 Concepts fondamentaux de la cinétique chimique
La cinétique chimique est ici envisagée phénoménologiquement, c’est-à-dire par l’examen
méthodique des phénomènes perceptibles pour l’observateur, préalablement à toute interprétation (cette interprétation des phénomènes n’est pas examinée dans le programme de MPSI).
1.1 Système considéré
Beaucoup de systèmes chimiques peuvent donner lieu à des études cinétiques, mais il est
raisonnable de commencer par l’étude de systèmes simples ; c’est la raison pour laquelle les
systèmes examinés par la suite seront tous considérés comme :
• fermés, sans échange de matière avec l’extérieur ;
• isothermes, à température constante ;
• homogènes, constitués d’une seule phase.
Ces simplifications excluent l’étude de réactions chimiques dans des systèmes tels que les
objets biologiques ou les réacteurs industriels, lesquels sont le plus souvent polyphasés, non