i
i
“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 190 — #198
i
i
i
i
i
i
CHAPITRE 4 – CINÉTIQUE CHIMIQUE
isothermes et le siège de flux de matière avec l’extérieur.
1.2 Vitesse de formation d’un produit, de disparition d’un réactif
Soit une réaction chimique au cours de laquelle les réactifs A, B sont transformés en produits
C, D :
|α| A + |β | B
−→
|γ| C + |δ | D
α, β < 0 (réactifs) et γ, δ > 0 (produits)
Soient n A , n B , n C , n D , les quantités de matière des espèces chimiques de cette réaction. Une
première définition de la vitesse de formation des produits est :
v C =
dn C
dt
; v D =
dn D
dt
; v P =
dn Produit
dt
dans laquelle t est la variable temps. La vitesse de disparition des réactifs est définie de façon
similaire :
v A = −
dn A
dt
; v B = −
dn B
dt
; v R = −
dn R ´
eacti f
dt
.
Le signe moins correspond à une évolution qui tend à faire disparaître les réactifs A et B.
Ces vitesses d’apparition d’un produit ou de disparition d’un réactif ont la dimension d’une
quantité de matière par unité de temps et sont exprimées en mol·s −1 (S.I.) ou toute autre
unité pour la variable temporelle (min −1 par exemple). Cette première définition de la vitesse
présente le défaut de conduire à plusieurs vitesses pour une même réaction chimique, au plus
une par réactif et par produit. Ainsi dans le cas de la réaction :
6 H
+ (aq) + 5 Br
− (aq) + BrO
−
3 (aq)
−→
3 Br 2 (aq) + 3 H 2 O ()
en se limitant aux espèces bromées, il existe trois vitesses différentes :
• vitesse de disparition des ions bromure :−
dn Br −
dt
;
• vitesse de disparition des ions bromate : −
dn BrO
−
3
dt
;
• vitesse d’apparition du dibrome :
dn Br 2
dt
.
Pour remédier à cet inconvénient, les définitions précédentes sont corrigées par les nombres
stœchiométriques des réactifs et des produits. Il est alors possible de relier toutes les vitesses
de réaction de formation des produits ou de disparition des réactifs par la formule générale :
v =
1
ν i
dn i
dt
ν i étant le nombre stœchiométrique algébrique du composé n i considéré (il est pris positif
pour un produit et négatif pour un réactif). v est appelée vitesse extensive de la réaction, et
compte tenu de la convention précédente sur les nombres stœchiométriques, elle est positive
pour une évolution de la gauche vers la droite (des réactifs vers les produits) et négative de
la droite vers la gauche.
190
i
“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 190 — #198
i
i
i
i
i
i
CHAPITRE 4 – CINÉTIQUE CHIMIQUE
isothermes et le siège de flux de matière avec l’extérieur.
1.2 Vitesse de formation d’un produit, de disparition d’un réactif
Soit une réaction chimique au cours de laquelle les réactifs A, B sont transformés en produits
C, D :
|α| A + |β | B
−→
|γ| C + |δ | D
α, β < 0 (réactifs) et γ, δ > 0 (produits)
Soient n A , n B , n C , n D , les quantités de matière des espèces chimiques de cette réaction. Une
première définition de la vitesse de formation des produits est :
v C =
dn C
dt
; v D =
dn D
dt
; v P =
dn Produit
dt
dans laquelle t est la variable temps. La vitesse de disparition des réactifs est définie de façon
similaire :
v A = −
dn A
dt
; v B = −
dn B
dt
; v R = −
dn R ´
eacti f
dt
.
Le signe moins correspond à une évolution qui tend à faire disparaître les réactifs A et B.
Ces vitesses d’apparition d’un produit ou de disparition d’un réactif ont la dimension d’une
quantité de matière par unité de temps et sont exprimées en mol·s −1 (S.I.) ou toute autre
unité pour la variable temporelle (min −1 par exemple). Cette première définition de la vitesse
présente le défaut de conduire à plusieurs vitesses pour une même réaction chimique, au plus
une par réactif et par produit. Ainsi dans le cas de la réaction :
6 H
+ (aq) + 5 Br
− (aq) + BrO
−
3 (aq)
−→
3 Br 2 (aq) + 3 H 2 O ()
en se limitant aux espèces bromées, il existe trois vitesses différentes :
• vitesse de disparition des ions bromure :−
dn Br −
dt
;
• vitesse de disparition des ions bromate : −
dn BrO
−
3
dt
;
• vitesse d’apparition du dibrome :
dn Br 2
dt
.
Pour remédier à cet inconvénient, les définitions précédentes sont corrigées par les nombres
stœchiométriques des réactifs et des produits. Il est alors possible de relier toutes les vitesses
de réaction de formation des produits ou de disparition des réactifs par la formule générale :
v =
1
ν i
dn i
dt
ν i étant le nombre stœchiométrique algébrique du composé n i considéré (il est pris positif
pour un produit et négatif pour un réactif). v est appelée vitesse extensive de la réaction, et
compte tenu de la convention précédente sur les nombres stœchiométriques, elle est positive
pour une évolution de la gauche vers la droite (des réactifs vers les produits) et négative de
la droite vers la gauche.
190