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Les mécanismes de réaction
L'équation-bilan d'une réaction ne caractérise que l'état initial et l'état final du système
chimique qui évolue mais ne donne aucune indication sur « ce qui se passe » pendant la
réaction : comment les molécules de réactifs entrent en contact, si la réaction s'effectue
en une ou plusieurs étapes, si les ruptures et les formations des liaisons ont lieu en même
temps, etc.
Les réponses à ces questions impliquent une connaissance du mécanisme de la réaction
ou mécanisme réactionnel.
Un mécanisme réactionnel est un enchaînement de réactions élémentaires (en 1 seule
étape), par lequel une transformation chimique se produit.
Bien que, pour la plupart des réactions, seul le bilan global (transformation des réactifs
en produits) soit observable directement, différentes expériences peuvent donner accès
à la séquence possible des étapes du mécanisme.
Un mécanisme réactionnel décrit en détai l ce qui se passe exactement à chaque étape
d'une transformation chimique. Il décrit quelles liaisons sont rompues et dans quel ordre,
quelles liaisons sont reformées et dans quel ordre, ainsi que la vitesse relative de chaque
étape. Un mécanisme réactionnel complet fournit aussi la quantité de chaque réactif
consommé et celle de chaque produit formé. Le mécanisme décrit chaque état de transition et chaque intermédiaire réactionnel. Il met en jeu les réactifs et les produits, mais
également d'autres espèces chimiques très réactives et de courte durée de vie qui se
forment de manière transitoire au cours de la réaction puis se détruisent, de sorte qu' elles
n'apparaissent pas dans le bilan global de la réaction: les labiles.
Considérons la réaction suivante: CO(g) + N0 2 (g) - C0 2 (g) + NO(g)
On peut montrer expérimentalement que la cinétique de cette réaction est une réaction
d'ordre 2, régie par la loi de vitesse suivante: v = k · [N0 2 ] 2
La forme de cette équation cinétique suggère que l'ordre par rapport au CO est égal à
0 et que létape cinétiquement déterminante implique une réaction entre deux molécules
de N0 2 . Comme la vitesse est contrôlée par l' étape cinétiquement déterminante, un
mécanisme possible, conforme à cette loi de vitesse, pourrait être le suivant :
kl
2 N0 2 ~ N0 3 + NO
k2
N0 3 + CO ~ N0 2 + C0 2
Lorsqu' on écrit les étapes d' un mécanisme, on fait abstraction des états physiques des
substances engagées.
Chaque étape du mécanisme est une étape élémentaire ou acte élémentaire, possédant
sa propre loi de vitesse conforme à sa molécularité. En effet, pour un acte élémentaire,
1' ordre de la réaction est égal à la molécularité, c'est-à-dire aux coefficients stœchiométriques des espèces considérées. Ainsi :
- ire étape: v 1 = k 1 · [N0 2 f
- 2e étape : v 2 = k 2 · [N0 3 ] · [CO]
Dans ce cas précis, on voit que l' étape la plus lente est nécessairement la première étape
( v = v 1 ), puisque c'est elle qui correspond à la loi des vitesses obtenues expérimentalement.
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réaction : comment les molécules de réactifs entrent en contact, si la réaction s'effectue
en une ou plusieurs étapes, si les ruptures et les formations des liaisons ont lieu en même
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Les réponses à ces questions impliquent une connaissance du mécanisme de la réaction
ou mécanisme réactionnel.
Un mécanisme réactionnel est un enchaînement de réactions élémentaires (en 1 seule
étape), par lequel une transformation chimique se produit.
Bien que, pour la plupart des réactions, seul le bilan global (transformation des réactifs
en produits) soit observable directement, différentes expériences peuvent donner accès
à la séquence possible des étapes du mécanisme.
Un mécanisme réactionnel décrit en détai l ce qui se passe exactement à chaque étape
d'une transformation chimique. Il décrit quelles liaisons sont rompues et dans quel ordre,
quelles liaisons sont reformées et dans quel ordre, ainsi que la vitesse relative de chaque
étape. Un mécanisme réactionnel complet fournit aussi la quantité de chaque réactif
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également d'autres espèces chimiques très réactives et de courte durée de vie qui se
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Considérons la réaction suivante: CO(g) + N0 2 (g) - C0 2 (g) + NO(g)
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d'ordre 2, régie par la loi de vitesse suivante: v = k · [N0 2 ] 2
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Lorsqu' on écrit les étapes d' un mécanisme, on fait abstraction des états physiques des
substances engagées.
Chaque étape du mécanisme est une étape élémentaire ou acte élémentaire, possédant
sa propre loi de vitesse conforme à sa molécularité. En effet, pour un acte élémentaire,
1' ordre de la réaction est égal à la molécularité, c'est-à-dire aux coefficients stœchiométriques des espèces considérées. Ainsi :
- ire étape: v 1 = k 1 · [N0 2 f
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Dans ce cas précis, on voit que l' étape la plus lente est nécessairement la première étape
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