Facteurs qui influencent la vitesse d'une réaction
Cinq facteurs ont de l'influence sur la vitesse d'une réaction chimique:
- La nature des réactifs.
- La surface de contact.
- La concentration des réactifs.
- La température de la réaction.
- Effet d'un catalyseur.
- En général, une réaction dont les réactifs sont des ions se fait rapidement, comme une réaction de neutralisation:
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H+(aq)
+ Cl - (aq) + Na+ (aq) + OH-
(aq) ---> Na+ (aq) + Cl -
(aq) + H2O (l)
- Il en est de même pour les réactions de précipitation:
Na+ et Cl- étant des ions "spectateurs", la réaction se fait très vite.
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Ag+(aq)
+ NO3- (aq) + Na+ (aq)
+ Cl- (aq) ---> Na+ (aq) +
NO3- (aq) + AgCl (s)
- Certaines réactions sont cependant très lentes, comme les réactions d'oxydoréduction où la charge des ions changent:
Na+ et NO3 - étant des ions "spectateurs", la réaction se fait très vite.
-
2 Fe3+ (aq)
+ Sn2+ (aq) ---> 2 Fe2+ (aq)
+ Sn+4 (aq)
- D'autres réactions se feront aussi lentement, à cause de leurs types de liaisons, leurs réarrangements moléculaires, leur état physique, (voir Quelques questions ).
- Pour faire un feu de bois, il faut fendre le bois en petits morceaux. Cela augmente le contact entre les molécules qui forment le bois et l'oxygène de l'air, favorise un plus grand nombre de collisions efficaces et accélère ainsi la vitesse de combustion.
- Lorsqu'on met du sucre dans le café, on agite en vue de "bien mélanger". En fait, l'agitation des particules de sucre augmente la surface de contact et favorise ainsi la vitesse de dissolution.
Il
en est de même pour l'expérience d'une pastille d'alka-seltzer
ou de polident qu'on dissout dans l'eau.
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- La pastille fractionnée étant plus en contact avec les molécules d'eau, elle prend moins de temps pour se dissoudre. La vitesse de dissolution a donc augmenté.
3- La concentration des réactifs.
- Plus les molécules sont nombreuses, plus le nombre de collisions augmente et plus la réaction se fait rapidement.
- 2 cylindres gradués de 50 mL.
- 2 éprouvettes de 18 x 150 mm.
- 1 bécher de 100 mL.
- Solutions A de concentrations différentes.
- Solution B de concentration constante.
- 1 montre.
Hypothèse:
On
peut vérifier si l'augmentation de la concentration d'un des réactifs
peut faire varier la vitesse
d'une réaction à partir de l'expérience suivante:
| La vitesse d'une réaction chimique est plus grande si la concentration des réactifs augmente. La vitesse d'une réaction chimique est proportionnelle à la concentration des réactifs. |
Liste du matériel fourni:
| Solution A | Concentration |
| Expérience 1 | 0,020 mol/L |
| Expérience 2 | 0,016 mol/L |
| Expérience 3 | 0,012 mol/L |
| Expérience 4 | 0,008 mol/L |
| Expérience 5 | 0,004 mol/L |
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Protocole:
- Mesurer 10 mL de la solution A avec un cylindre gradué.
- La verser dans une éprouvette propre.
- Mesurer 10 mL de la solution B et la verser dans une autre éprouvette.
- Noter le moment où l'on verse la solution A dans la solution B.
- Transvaser le mélange d'une éprouvette à l'autre deux ou trois fois pour obtenir un mélange uniforme.
- Surveiller avec soin le mélange et noter à quel moment se produit le premier signe d'une réaction (apparition d'une coloration bleue).
Compilation des résultats:
| [A] avec B | temps (sec) | vitesse (mol/sec) |
| 0,010 mol/L | 9 sec | 10 x 10-6 mol/sec |
| 0,008 mol/L | 10 sec | 8 x 10-6 mol/sec |
| 0,006 mol/L | 12 sec | 5 x 10-6 mol/sec |
| 0,004 mol/L | 20 sec | 2 x 10-6 mol/sec |
| 0,002 mol/L | 54 sec | 0,3 x 10-6 mol/sec |
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Graphiques:
- Le temps d'une réaction chimique est inversement proportionnel à la concentration des réactifs.
- La vitesse d'une réaction chimique est proportionnelle à la concentration des réactifs.
- Dans une réaction endothermique, si la température est élevée, le temps de la réaction est petit et la vitesse est grande.
- Dans une réaction exothermique, si la température est élevée, le temps de la réaction est grand et la vitesse est petite.
-
A
(aq) + B (aq) + Énergie
-->
AB (aq)
Dans
une réaction endothermique, la vitesse d'une réaction
est proportionnelle à la température.
- 2 cylindres gradués de 50 mL
- 2 éprouvettes de 18 x 150 mm
- 1 bécher de 100 mL
- 1 bécher de 250 mL
- 2 solutions A et B
- 2 thermomètres
- montre
- glace
- Verser 10 mL de la solution A dans une éprouvette propre et 10 mL de la solution B dans une autre éprouvette.
- S'assurer que les deux solutions soient à la même température (bain-marie).
- En suivant l'aiguille des secondes, noter le moment où l'on verse la solution A dans la solution B.
- Transvaser rapidement trois fois le contenu d'une éprouvette à l'autre pour obtenir un mélange uniforme.
- Noter le moment où apparaît le premier signe de réaction (coloration).
-
A
(aq) + B (aq) --> AB (aq) + Énergie
Dans une réaction exothermique, la vitesse d'une réaction est inversement proportionnelle à la température.
Expérience
sur l'effet de la température:
Liste
du matériel fourni:
Protocole:
Compilation des résultats:
| température | temps (sec) |
| 25 'C | 18 sec |
| 20 'C | 21 sec |
| 10 'C | 25 sec |
| 5 'C | 30 sec |
Le temps de réaction est inversement proportionnel à la température et la vitesse de réaction est proportionnelle à la température.
Ce qui signifie que la réaction effectuée était endothermique.
- Un catalyseur est une substance chimique qui agit sur les réactifs d'une réaction sans affecter les produits résultant.
-
A
+ B ---> AB réaction non catalysée
A
+ CAT ---> ACAT
ACAT
+ B ---> ABCAT réaction avec un catalyseur
CAT
ABCAT
---> AB + CAT
- Un catalyseur qui accélère la vitesse d'une réaction est appelé catalyseur positif et celui qui ralentit la vitesse, catalyseur négatif.
- Un catalyseur positif n'a pas d'effet sur la vitesse des molécules.
- Un catalyseur positif permet à un plus grand nombre de molécules d'avoir des collisions efficaces.
- Un catalyseur positif abaisse le seuil d'énergie nécessaire pour la formation d'un complexe activé.
- L'énergie d'activation de la réaction directe catalysée = 40 kJ.
- L'énergie d'activation de la réaction inverse catalysée = 15 kJ.
- L'énergie d'activation de la réaction directe non-catalysée = 55 kJ.
- L'énergie d'activation de la réaction inverse non-catalysée = 30 kJ.
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Page mise à jour : le 7 mars 2005
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