Évolution temporelle d'une transformation chimique

La cinétique est un pan de la chimie qui s'intéresse aux vitesses des réactions chimiques.


La cinétique est l'un des aspects les plus étudiés en vue d'améliorer les conditions de production de composés synthétiques à l'échelle industrielle.

Exemple : l'oxydation des ions fer \text{(II)} \text{Fe}^{2+}(\text{aq}) par le dioxygène dissous \text{O}_2 (\text{aq}) est une réaction plutôt lente, tandis que les réactions acide-base sont des réactions en grande majorité quasi instantanées.

Le même état final est atteint, mais plus rapidement.

Ils ne sont ni consommés ni produits au bilan de la transformation : ce ne sont donc ni des réactifs ni des produits. Ils n'apparaissent pas dans l'équation‑bilan, ils réagissent au début de la transformation, mais sont reformés ensuite.

Exemple : les pots catalytiques des voitures contiennent des métaux précieux qui accélèrent les transformations des composés d'échappement vers des composés moins toxiques. Les enzymes du corps humain sont de très bons catalyseurs.

Les plus courants sont la température, le choix du solvant, l'agitation et la concentration en réactif. Dans certains procédés, la pression ou même la lumière peuvent influer, tout comme l'état de division pour un solide (plaque, poudre, etc.).

Le plus souvent, une hausse de la température ou de la concentration augmente la vitesse de réaction.

Exemple : la réaction entre le méthane \text{CH}_4(\text{g}) et le dichlore \text{Cl}_2(\text{g}) est une réaction très lente sans rayonnement électromagnétique. Sa cinétique est fortement accélérée sous une exposition à la lumière ambiante.

Un catalyseur est une substance chimique. Elle n'est pas un facteur cinétique contrairement à la température ou la lumière par exemple.

Dans le cas d'une réaction totale, il s'agit du temps pour que la moitié de la quantité initiale en réactif limitant disparaisse et que la moitié de la quantité finale de produits formés apparaisse lors de la réaction.

Un acte élémentaire est un événement à l'échelle microscopique qui se traduit par un choc entre deux entités. Lors de cette rencontre, des liaisons se brisent, d'autres se forment et de nouvelles espèces chimiques apparaissent.


Dans le mécanisme réactionnel, les flèches courbes représentent le mouvement des électrons. Ceux-ci sont orientés du site donneur (un doublet d'électrons) vers le site accepteur (un atome portant une charge partielle ou totale positive).

L'utilisation d'un catalyseur modifie le mécanisme réactionnel. Une étape lente est remplacée par plusieurs étapes rapides.

Cette modification du mécanisme réactionnel n'influe pas sur l'équation‑bilan : les catalyseurs consommés se reforment nécessairement au cours du mécanisme.

Le nickel de Raney est produit en traitant un morceau d'alliage nickel-aluminium par la soude concentrée. Au cours de ce traitement appelé « activation » ou « lixiviation », la majeure partie de l'aluminium de l'alliage [réagit et passe en solution sous forme d'ion aluminium \text{Al}^{3+}(\text{aq})]. La structure poreuse qui en résulte possède une surface spécifique très importante, ce qui contribue à son efficacité en catalyse.

Pour qu'il y ait une réaction, il faut des chocs (ou collisions) entre entités chimiques au niveau microscopique. Chaque collision n'aboutit pas à une réaction. L'efficacité indique le nombre de réactions par rapport au nombre de collisions.

Plus les collisions sont fréquentes, plus la réaction est rapide. Certains paramètres physico-chimiques permettent d'augmenter le nombre de collisions comme la concentration en réactif ou la température.