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19 • Cinétique chimique – Radioactivité – Mécanismes réactionnels
soit :
1 ϭ 0,73 mol
2 ϭ 0,94 mol.
Les masses correspondantes sont :
méthane (M ϭ 16 g.mol –1 ) : m ϭ 16 g.mol –1 ϫ 0,73 mol ϭ 11,7 g
cétène (M ϭ 42 g.mol –1 ) :
m ϭ 42 g.mol –1 ϫ 0,94 mol ϭ 39,5 g.
Ces masses de méthane et de cétène résultent de la décomposition de 100 g d’acide acétique :
est-il normal que leur somme ne soit pas 100 g ?
Il se forme aussi du dioxyde de carbone et de l’eau, et la loi de conservation de la masse
s’applique à la totalité des produits des deux réactions (vous pouvez vérifier qu’elle est bien
respectée si on ajoute aux masses de méthane et de cétène celles de 0,73 mol de CO 2 et de 0,94
mol d’eau).
Exercice 19.26 Loi de vitesse et mécanisme réactionnel
Que peut-on dire quant au caractère simple (une seule étape) ou complexe
(plus d’une étape) des réaction suivantes ? Pour celles qui comportent plus
d’une étape, proposez un mécanisme plausible en accord avec leur loi de
vitesse.
a) NO 2 ϩ CO ϭ NO ϩ CO 2
v ϭ kc 2 (NO 2 )
b) SO 2 Cl 2 ϭ SO 2 ϩ Cl 2
v ϭ kc(SO 2 Cl 2 )
c) CH 3 Cl ϩ HO – ϭ CH 3 OH ϩ Cl –
v ϭ kc(CH 3 Cl)c(HO – )
d) 2NO 2 Cl ϭ 2 NO 2 ϩ Cl 2
v ϭ kc(NO 2 Cl)
e) 2NO 2 ϩ O 3 ϭ N 2 O 5 ϩ O 2
v ϭ kc(NO 2 )c(O 3 )
f) CH 3 COCH 3 ϩ Br 2 ϩ HO – ϭ
CH 3 COCH 2 Br ϩ H 2 O ϩ Br –
v ϭ kc(CH 3 COCH 3 )c(HO – )
g) CH 3 CH 2 Cl ϩ HO – ϭ
CH 2 ϭ CH 2 ϩ H 2 O ϩ Cl –
v ϭ kc (CH 3 CH 2 Cl)c(HO – )
Solution
■ Quel est le critère cinétique qui permet de distinguer les réactions simples et les
réactions complexes ? Quelle relation y a-t-il entre l’équation stœchiométrique d’une
réaction, sa loi de vitesse et son mécanisme ?
Si les ordres partiels figurant dans la loi de vitesse de la réaction sont, pour chaque réactif, identique à son nombre stœchiométrique dans l’équation stœchiométrique, la réaction peut être
simple (ou élémentaire), c’est-à-dire s’effectuer en une seule étape. Mais on ne peut pas en avoir
la certitude sur ce seul critère.
Si les ordres partiels ne sont pas identiques aux nombres stœchiométriques, la réaction ne peut
pas être simple, et elle comporte nécessairement au moins deux étapes. Souvent la première est
l’étape « cinétiquement déterminante » et la loi de vitesse déterminée expérimentalement reflète
sa molécularité.
En fonction de ce critère, on peut penser que les réaction b), c) et g) sont simples, et se réalisent
en une seule étape élémentaire. La réaction b) peut être réellement unimoléculaire, et les réactions c) et g) réellement bimoléculaire, c’est-à-dire se produire en un seul acte, à l’occasion
d’une collision entre la molécule et l’ion qui figurent dans le premier membre de l’équation.
19 • Cinétique chimique – Radioactivité – Mécanismes réactionnels
soit :
1 ϭ 0,73 mol
2 ϭ 0,94 mol.
Les masses correspondantes sont :
méthane (M ϭ 16 g.mol –1 ) : m ϭ 16 g.mol –1 ϫ 0,73 mol ϭ 11,7 g
cétène (M ϭ 42 g.mol –1 ) :
m ϭ 42 g.mol –1 ϫ 0,94 mol ϭ 39,5 g.
Ces masses de méthane et de cétène résultent de la décomposition de 100 g d’acide acétique :
est-il normal que leur somme ne soit pas 100 g ?
Il se forme aussi du dioxyde de carbone et de l’eau, et la loi de conservation de la masse
s’applique à la totalité des produits des deux réactions (vous pouvez vérifier qu’elle est bien
respectée si on ajoute aux masses de méthane et de cétène celles de 0,73 mol de CO 2 et de 0,94
mol d’eau).
Exercice 19.26 Loi de vitesse et mécanisme réactionnel
Que peut-on dire quant au caractère simple (une seule étape) ou complexe
(plus d’une étape) des réaction suivantes ? Pour celles qui comportent plus
d’une étape, proposez un mécanisme plausible en accord avec leur loi de
vitesse.
a) NO 2 ϩ CO ϭ NO ϩ CO 2
v ϭ kc 2 (NO 2 )
b) SO 2 Cl 2 ϭ SO 2 ϩ Cl 2
v ϭ kc(SO 2 Cl 2 )
c) CH 3 Cl ϩ HO – ϭ CH 3 OH ϩ Cl –
v ϭ kc(CH 3 Cl)c(HO – )
d) 2NO 2 Cl ϭ 2 NO 2 ϩ Cl 2
v ϭ kc(NO 2 Cl)
e) 2NO 2 ϩ O 3 ϭ N 2 O 5 ϩ O 2
v ϭ kc(NO 2 )c(O 3 )
f) CH 3 COCH 3 ϩ Br 2 ϩ HO – ϭ
CH 3 COCH 2 Br ϩ H 2 O ϩ Br –
v ϭ kc(CH 3 COCH 3 )c(HO – )
g) CH 3 CH 2 Cl ϩ HO – ϭ
CH 2 ϭ CH 2 ϩ H 2 O ϩ Cl –
v ϭ kc (CH 3 CH 2 Cl)c(HO – )
Solution
■ Quel est le critère cinétique qui permet de distinguer les réactions simples et les
réactions complexes ? Quelle relation y a-t-il entre l’équation stœchiométrique d’une
réaction, sa loi de vitesse et son mécanisme ?
Si les ordres partiels figurant dans la loi de vitesse de la réaction sont, pour chaque réactif, identique à son nombre stœchiométrique dans l’équation stœchiométrique, la réaction peut être
simple (ou élémentaire), c’est-à-dire s’effectuer en une seule étape. Mais on ne peut pas en avoir
la certitude sur ce seul critère.
Si les ordres partiels ne sont pas identiques aux nombres stœchiométriques, la réaction ne peut
pas être simple, et elle comporte nécessairement au moins deux étapes. Souvent la première est
l’étape « cinétiquement déterminante » et la loi de vitesse déterminée expérimentalement reflète
sa molécularité.
En fonction de ce critère, on peut penser que les réaction b), c) et g) sont simples, et se réalisent
en une seule étape élémentaire. La réaction b) peut être réellement unimoléculaire, et les réactions c) et g) réellement bimoléculaire, c’est-à-dire se produire en un seul acte, à l’occasion
d’une collision entre la molécule et l’ion qui figurent dans le premier membre de l’équation.