19.18 Énergie d’activation – Catalyse
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
rend efficaces une certaine proportion des collisions. Mais comment cet amorçage en un point
peut-il s’étendre, et très vite, à la totalité de la masse (ou du volume) des réactifs ? D’où provient
l’énergie d’activation pour les molécules qui réagissent ensuite ?
Prenons un exemple : l’explosion d’un mélange de méthane (gaz naturel, grisou) et de dioxygène (ou simplement d’air : les premières molécules de produits (CO 2 , H 2 O) sont portées à haute
température, ce qui signifie qu’elles ont une grande énergie cinétique. Dans les chocs avec des
molécules voisines de méthane ou de dioxygène, elles leur en communiquent une partie, suffisante pour qu’elles deviennent aptes à réagir à leur tour. Et ainsi de suite de proche en proche, le
front de la réaction se propageant très vite (à une vitesse de l’ordre du kilomètre par seconde)
dans le mélange gazeux. Les choses se passent un peu comme dans une rangée de dominos sur
leur tranche qu’on fait tous tomber en donnant seulement au premier une petite impulsion qui se
transmet aux autres.
Exercice 19.18 Énergie d’activation – Catalyse
Les affirmations suivantes sont-elles vraies ou fausses ?
A. L’énergie d’activation est d’autant plus faible que la température est plus
élevée ; c’est la raison pour laquelle une élévation de température accélère les
réactions.
B. De deux réactions ayant des énergies d’activation différentes, celle qui a la
plus faible est toujours la plus rapide.
C. De deux réactions ayant des énergies d’activation différentes, celle qui a la
plus faible voit sa vitesse plus faiblement diminuée par un abaissement donné
de température.
D. Si une réaction est exothermique, rien n’empêcherait qu’elle ait lieu à la
température de 0 K.
E. Pour qu’un catalyseur accélère une réaction comportant plusieurs étapes, il
doit en accélérer toutes les étapes.
Solution
A. Faux. La valeur de l’énergie d’activation est caractéristique d’une réaction, et elle n’a aucun
rapport avec la température. Si vous avez pensé que cette proposition est vraie, c’est probablement parce qu’une énergie d’activation faible et une température élevée sont deux raisons pour
qu’une réaction soit rapide, mais elles sont indépendantes.
B. Faux. Une énergie d’activation plus faible prédispose une réaction a être plus rapide qu’une
autre, mais d’autres facteurs interviennent dans la détermination de la vitesse des réactions
(température, concentration des réactifs, etc.). La prise en compte de la seule énergie d’activation ne permet pas une prévision.
C. Vrai. Le coefficient de vitesse k et l’énergie d’activation E a sont liés par la loi d’Arrhénius,
k ϭ A.e –Ea\RT , qui montre que k (donc la vitesse de la réaction) varie d’autant plus vite (dans un
sens ou dans l’autre) que E a est plus grande (ou d’autant moins vite qu’elle est plus faible).
D. Faux. L’exothermicité (c’est-à-dire la capacité de produire de la chaleur) ne se manifeste que
dans la mesure où la réaction a effectivement commencé. La question est donc en fait : la vitesse
initiale d’une réaction (exothermique ou non) peut-elle être non-nulle à 0 K ? Deux repères :
• une réaction nécessite une collision entre les molécules des réactifs, avec un minimum
d’énergie cinétique ;
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
rend efficaces une certaine proportion des collisions. Mais comment cet amorçage en un point
peut-il s’étendre, et très vite, à la totalité de la masse (ou du volume) des réactifs ? D’où provient
l’énergie d’activation pour les molécules qui réagissent ensuite ?
Prenons un exemple : l’explosion d’un mélange de méthane (gaz naturel, grisou) et de dioxygène (ou simplement d’air : les premières molécules de produits (CO 2 , H 2 O) sont portées à haute
température, ce qui signifie qu’elles ont une grande énergie cinétique. Dans les chocs avec des
molécules voisines de méthane ou de dioxygène, elles leur en communiquent une partie, suffisante pour qu’elles deviennent aptes à réagir à leur tour. Et ainsi de suite de proche en proche, le
front de la réaction se propageant très vite (à une vitesse de l’ordre du kilomètre par seconde)
dans le mélange gazeux. Les choses se passent un peu comme dans une rangée de dominos sur
leur tranche qu’on fait tous tomber en donnant seulement au premier une petite impulsion qui se
transmet aux autres.
Exercice 19.18 Énergie d’activation – Catalyse
Les affirmations suivantes sont-elles vraies ou fausses ?
A. L’énergie d’activation est d’autant plus faible que la température est plus
élevée ; c’est la raison pour laquelle une élévation de température accélère les
réactions.
B. De deux réactions ayant des énergies d’activation différentes, celle qui a la
plus faible est toujours la plus rapide.
C. De deux réactions ayant des énergies d’activation différentes, celle qui a la
plus faible voit sa vitesse plus faiblement diminuée par un abaissement donné
de température.
D. Si une réaction est exothermique, rien n’empêcherait qu’elle ait lieu à la
température de 0 K.
E. Pour qu’un catalyseur accélère une réaction comportant plusieurs étapes, il
doit en accélérer toutes les étapes.
Solution
A. Faux. La valeur de l’énergie d’activation est caractéristique d’une réaction, et elle n’a aucun
rapport avec la température. Si vous avez pensé que cette proposition est vraie, c’est probablement parce qu’une énergie d’activation faible et une température élevée sont deux raisons pour
qu’une réaction soit rapide, mais elles sont indépendantes.
B. Faux. Une énergie d’activation plus faible prédispose une réaction a être plus rapide qu’une
autre, mais d’autres facteurs interviennent dans la détermination de la vitesse des réactions
(température, concentration des réactifs, etc.). La prise en compte de la seule énergie d’activation ne permet pas une prévision.
C. Vrai. Le coefficient de vitesse k et l’énergie d’activation E a sont liés par la loi d’Arrhénius,
k ϭ A.e –Ea\RT , qui montre que k (donc la vitesse de la réaction) varie d’autant plus vite (dans un
sens ou dans l’autre) que E a est plus grande (ou d’autant moins vite qu’elle est plus faible).
D. Faux. L’exothermicité (c’est-à-dire la capacité de produire de la chaleur) ne se manifeste que
dans la mesure où la réaction a effectivement commencé. La question est donc en fait : la vitesse
initiale d’une réaction (exothermique ou non) peut-elle être non-nulle à 0 K ? Deux repères :
• une réaction nécessite une collision entre les molécules des réactifs, avec un minimum
d’énergie cinétique ;