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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 217 — #225
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INFLUENCE DE LA TEMPÉRATURE SUR LA VITESSE
• la présence d’un catalyseur : un catalyseur est une espèce qui accélère une réaction chimique thermodynamiquement possible sans subir lui-même de modifications permanentes,
il n’intervient pas dans le bilan réactionnel de la réaction chimique considérée. La catalyse peut être de type homogène (le catalyseur et les réactifs sont dans la même phase) ou
hétérogène (le catalyseur et les réactifs sont dans des phases différentes) ;
• dans le cas de réactions effectuées en phase condensée, le solvant peut exercer un effet très
important en raison de ses pouvoirs ionisant, disssociant et des interactions non covalentes
possibles avec les réactants (voir chapitre 5, Forces intermoléculaires).
Efficacité de la trempe thermique
La cinétique d’une réaction chimique est suivie au moyen d’une méthode d’analyse chimique précédée d’une trempe par refroidissement de 100 °C (température de la réaction) à
0 °C (température du dosage). En considérant que cette réaction possède une énergie d’activation E a = 40 kJ·mol −1 , quelle est l’efficacité de la trempe par refroidissement ? Si l’énergie d’activation est de 80 kJ·mol −1 , l’efficacité de la trempe est-elle meilleure ou moindre ?
Réponse :
Le rapport des constantes de vitesse aux deux températures considérées est :
k (373)
k (273)
=
A (373) . exp
−E a
373R
A (273) . exp
−E a
273R
.
En considérant que A (373) = A (273) , l’expression se simplifie en :
k (373)
k (273)
= exp
−
E a
373R
−
−
E a
273R
.
Pour E a = 40 kJ·mol −1 , le rapport vaut :
k (373)
k (273)
= exp
−
40000
8, 31.373
+
40000
8, 31.273
= 8, 9.10 −3 .
Lors de la trempe la vitesse de la réaction est à peu près divisée par 100.
Pour E a = 80 kJ·mol −1 , le rapport vaut :
k (373)
k (273)
= exp
−
80000
8, 31.373
+
80000
8, 31.273
= 7, 8.10 −5 .
Dans ce cas, la constante de vitesse de la réaction est à peu près divisée par 10 000 lors
de la trempe. L’efficacité de la trempe par refroidissement est meilleure dans le cas d’une
réaction possédant une énergie d’activation élevée.
Exercice résolu
217
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INFLUENCE DE LA TEMPÉRATURE SUR LA VITESSE
• la présence d’un catalyseur : un catalyseur est une espèce qui accélère une réaction chimique thermodynamiquement possible sans subir lui-même de modifications permanentes,
il n’intervient pas dans le bilan réactionnel de la réaction chimique considérée. La catalyse peut être de type homogène (le catalyseur et les réactifs sont dans la même phase) ou
hétérogène (le catalyseur et les réactifs sont dans des phases différentes) ;
• dans le cas de réactions effectuées en phase condensée, le solvant peut exercer un effet très
important en raison de ses pouvoirs ionisant, disssociant et des interactions non covalentes
possibles avec les réactants (voir chapitre 5, Forces intermoléculaires).
Efficacité de la trempe thermique
La cinétique d’une réaction chimique est suivie au moyen d’une méthode d’analyse chimique précédée d’une trempe par refroidissement de 100 °C (température de la réaction) à
0 °C (température du dosage). En considérant que cette réaction possède une énergie d’activation E a = 40 kJ·mol −1 , quelle est l’efficacité de la trempe par refroidissement ? Si l’énergie d’activation est de 80 kJ·mol −1 , l’efficacité de la trempe est-elle meilleure ou moindre ?
Réponse :
Le rapport des constantes de vitesse aux deux températures considérées est :
k (373)
k (273)
=
A (373) . exp
−E a
373R
A (273) . exp
−E a
273R
.
En considérant que A (373) = A (273) , l’expression se simplifie en :
k (373)
k (273)
= exp
−
E a
373R
−
−
E a
273R
.
Pour E a = 40 kJ·mol −1 , le rapport vaut :
k (373)
k (273)
= exp
−
40000
8, 31.373
+
40000
8, 31.273
= 8, 9.10 −3 .
Lors de la trempe la vitesse de la réaction est à peu près divisée par 100.
Pour E a = 80 kJ·mol −1 , le rapport vaut :
k (373)
k (273)
= exp
−
80000
8, 31.373
+
80000
8, 31.273
= 7, 8.10 −5 .
Dans ce cas, la constante de vitesse de la réaction est à peu près divisée par 10 000 lors
de la trempe. L’efficacité de la trempe par refroidissement est meilleure dans le cas d’une
réaction possédant une énergie d’activation élevée.
Exercice résolu
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