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Chapitre 5 • Les réactions organiques et les mécanismes réactionnels
b) Réactions concertées et multi-étapes
Considérons comme précédemment la réaction A + B → C. Portons
l’énergie en fonction de l’avancement de la réaction (fig. 5.1a). Le
passage de l’état initial à l’état final se fait en passant par un
maximum d’énergie appelé état de transition ET. La durée de vie de
l’état de transition est extrêmement brève (< 10 –12 secondes) ; on ne
peut donc isoler un composé dans un tel état.
Figure 5.1 Trajet réactionnel d’une réaction concertée et d’une réaction en
deux étapes.
La différence d’énergie ∆E o entre l’état initial et l’état final est une
grandeur thermodynamique car elle ne dépend que des stabilités relatives des réactifs et des produits.
Pour qu’une réaction soit spontanée il faut que ∆E o soit négatif car un système
physique a toujours tendance à abaisser son énergie.
E a , qui représente l’énergie nécessaire pour parvenir à l’état de transition, porte le nom
d’énergie d’activation.
C’est une grandeur cinétique donc liée à la constante de vitesse de
la réaction k par la relation d’Arrhénius 1 k = Ae –E a /RT (T est la température en kelvins et R la constante des gaz parfaits qui a pour valeur
8,3 J·K –1 ·mol –1 ). Il découle de cette formule que l’augmentation de
l’énergie d’activation implique une diminution de la constante de
vitesse. Il se peut que la réaction passe par un intermédiaire d’énergie
Une réaction sera concertée si elle s’effectue en une seule étape
entre l’état initial et l’état final.
Ea 1
E
n
e
r
g
i
e
Avancement de la réaction
A+B
ET 1
∆ E 0
Ea
E
n
e
r
g
i
e
Avancement de la réaction
A+B
ET
∆ E 0
I E a 2
ET 2
a) réaction concertée.
b) réaction multiétape.
ET= état de transition
I = intermédiaire
1. La cinétique chimique est étudiée dans les livres élémentaires de chimie
générale.