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19 • Cinétique chimique – Radioactivité – Mécanismes réactionnels
Lorsque du bois brûle dans l’air, la consommation du dioxygène fait diminuer sa concentration
(ou sa pression partielle) dans le voisinage immédiat de la zone de combustion, où tend au
contraire à augmenter la pression partielle de CO 2 . La combustion se poursuit néanmoins parce
que l’agitation moléculaire dans l’air produit un certain brassage, fait diffuser CO 2 et ramène de
l’oxygène (en outre, les gaz chauds de la combustion montent et il en résulte un appel d’air
frais ; c’est le phénomène du tirage).
Quand on souffle de l’air sur le feu, on accélère la dispersion de CO 2 et on apporte du dioxygène.
La réaction est donc accélérée (elle l’est bien davantage si on souffle du dioxygène pur).
Il reste à savoir pourquoi, en soufflant très fort, on peut au contraire éteindre le feu.
C’est la température qui est en cause : l’air qu’on souffle est à la température ambiante, et
refroidit les réactifs. Une allumette est petite par rapport au volume d’air soufflé ; elle se refroidit
immédiatement et la réaction s’arrête (car elle ne peut avoir lieu à température ordinaire). Mais
vous avez certainement observé que si l’on souffle doucement sur l’allumette éteinte présentant
encore un point rouge, on le fait rougeoyer davantage, car on apporte du dioxygène sans trop
refroidir.
Souffler sur une bûche ne la refroidit pas significativement et l’apport de dioxygène active la
combustion. Par contre le souffle puissant d’une explosion peut produire sur un feu de pétrole un
refroidissement brusque capable d’arrêter la combustion.
Exercice 19.17 Explosions
Nous sommes habitués au fait qu’une étincelle (cause minime) peut déclencher une explosion : coup de grisou dans les mines, explosion de gaz dans les
maisons, allumage du mélange air/carburant dans un cylindre de moteur, etc.
Le détonateur placé dans un explosif, ou un choc sur un mélange de chlorate
de potassium et de soufre produisent le même effet.
Comment peut-on analyser de façon précise ces phénomènes ?
Solution
Ces réactions ont à la fois une grande énergie de réaction et une grande énergie d’activation.
Elles sont potentiellement très exothermiques, mais leur énergie d’activation est trop grande
pour que, à la température ordinaire, les collisions entre les réactifs soient efficaces. L’étincelle,
ou le choc, produisent localement, en un point du mélange des réactifs, un échauffement qui
Ce qui se passe après l’amorçage montre que la réaction en cause est non seulement possible mais très rapide, et libère en très peu de temps une grande énergie.
La question posée peut donc se préciser ainsi :
• Pourquoi, en l’absence de cause déclenchante, une réaction qui ne demande qu’à
se produire ne se produit-elle pas ?
• Quel est le rôle exact de l’étincelle ou du choc ? Pourquoi une si petite cause
libère-t-elle un effet aussi considérable, et permet-elle une réaction totale, consommant la totalité des réactifs en présence ?
19 • Cinétique chimique – Radioactivité – Mécanismes réactionnels
Lorsque du bois brûle dans l’air, la consommation du dioxygène fait diminuer sa concentration
(ou sa pression partielle) dans le voisinage immédiat de la zone de combustion, où tend au
contraire à augmenter la pression partielle de CO 2 . La combustion se poursuit néanmoins parce
que l’agitation moléculaire dans l’air produit un certain brassage, fait diffuser CO 2 et ramène de
l’oxygène (en outre, les gaz chauds de la combustion montent et il en résulte un appel d’air
frais ; c’est le phénomène du tirage).
Quand on souffle de l’air sur le feu, on accélère la dispersion de CO 2 et on apporte du dioxygène.
La réaction est donc accélérée (elle l’est bien davantage si on souffle du dioxygène pur).
Il reste à savoir pourquoi, en soufflant très fort, on peut au contraire éteindre le feu.
C’est la température qui est en cause : l’air qu’on souffle est à la température ambiante, et
refroidit les réactifs. Une allumette est petite par rapport au volume d’air soufflé ; elle se refroidit
immédiatement et la réaction s’arrête (car elle ne peut avoir lieu à température ordinaire). Mais
vous avez certainement observé que si l’on souffle doucement sur l’allumette éteinte présentant
encore un point rouge, on le fait rougeoyer davantage, car on apporte du dioxygène sans trop
refroidir.
Souffler sur une bûche ne la refroidit pas significativement et l’apport de dioxygène active la
combustion. Par contre le souffle puissant d’une explosion peut produire sur un feu de pétrole un
refroidissement brusque capable d’arrêter la combustion.
Exercice 19.17 Explosions
Nous sommes habitués au fait qu’une étincelle (cause minime) peut déclencher une explosion : coup de grisou dans les mines, explosion de gaz dans les
maisons, allumage du mélange air/carburant dans un cylindre de moteur, etc.
Le détonateur placé dans un explosif, ou un choc sur un mélange de chlorate
de potassium et de soufre produisent le même effet.
Comment peut-on analyser de façon précise ces phénomènes ?
Solution
Ces réactions ont à la fois une grande énergie de réaction et une grande énergie d’activation.
Elles sont potentiellement très exothermiques, mais leur énergie d’activation est trop grande
pour que, à la température ordinaire, les collisions entre les réactifs soient efficaces. L’étincelle,
ou le choc, produisent localement, en un point du mélange des réactifs, un échauffement qui
Ce qui se passe après l’amorçage montre que la réaction en cause est non seulement possible mais très rapide, et libère en très peu de temps une grande énergie.
La question posée peut donc se préciser ainsi :
• Pourquoi, en l’absence de cause déclenchante, une réaction qui ne demande qu’à
se produire ne se produit-elle pas ?
• Quel est le rôle exact de l’étincelle ou du choc ? Pourquoi une si petite cause
libère-t-elle un effet aussi considérable, et permet-elle une réaction totale, consommant la totalité des réactifs en présence ?