Vitesse des réactions chimiques. Étude de la vitesse des réactions

LES Cinétique chimique est un domaine qui étudie les facteurs qui influencent la vitesse de développement des réactions chimiques, c'est-à-dire la vitesse à laquelle elles se déroulent. Il y a de plus en plus de recherches dans ce domaine, car on veut souvent accélérer certaines réactions ou en ralentir d'autres. Ceci est particulièrement important pour les industries et cette recherche a des conséquences technologiques importantes.

Mais comme la vitesse d'une réaction peut varier à chaque intervalle de temps et d'une substance à l'autre, il est d'usage de calculer la vitesse de réaction moyenne.

Considérons la réaction générique suivante, où les coefficients sont des lettres minuscules et les réactifs et produits sont représentés par des lettres majuscules :

a A + b B → c C + d D

La vitesse moyenne de cette réaction sera donnée diviser la vitesse moyenne de réaction de l'une quelconque des substances réagissant ou la vitesse moyenne de formation de l'un quelconque des produits par son coefficient respectif dans l'équation chimique. Ceci est donné par :

Par exemple, considérons la réaction de décomposition du peroxyde d'hydrogène :

2 heures₂O_2(aq) → 2 heures₂O₍₁₎ + 1 O_{2 (g)}

Disons qu'en 1 minute 0,3 mol/L de H s'est formé₂O et 0,15 mol/L d'O₂, tandis que 0,3 mol/L de H se décompose₂O₂, c'est-à-dire que les vitesses moyennes de décomposition et de formation de ces substances dans la réaction sont :

V_mH2O2 = 0,3 mol/L. min

V_mH2O = 0,3 mol/L. min

V_mO2 = 0,15 mol/L. min

La vitesse moyenne de la réaction globale sera trouvée en prenant l'une de ces valeurs et en la divisant par le coefficient respectif dans l'équation :

V_m = V_mH2O2 = 0,3 mol/L. min = 0,15 mol/L. min
2 2

V_m = V_mH2O = 0,3 mol/L. min = 0,15 mol/L. min
2 2

V_m = V_mO2 = 0,15 mol/L. min = 0,15 mol/L. min
1 1

Notez que les trois valeurs sont égales, par conséquent, la vitesse de réaction est la même en fonction de tout réactif ou produit, dans le même intervalle de temps.

Cependant, comment ont été trouvées les valeurs des vitesses moyennes de chacune des substances impliquées dans ces réactions ?

Il peut être calculé en divisant la variation de la concentration de la substance (réactif ou produit) par l'intervalle de temps. Si nous voulons déterminer la vitesse moyenne de l'un des réactifs de la réaction, nous devrons mettre un signe négatif avant, ou bien considérer la valeur de concentration dans le module ||, puisque, puisque la concentration du réactif diminue avec le temps, la valeur de la vitesse serait négative, mais il n'y a pas de vitesse négative.

Par exemple, considérons la réaction de décomposition de l'ozone gazeux suivante (O_3(g)) dans l'oxygène gazeux (O_2(g)):

2O_3(g) → 3O_2(g)

Disons que dans un ballon il y avait 10 moles d'ozone gazeux, mais après 1 minute, il ne restait que 4 moles; cela signifie que 6 moles d'ozone se sont transformées en oxygène gazeux. Donc nous avons:

2O_3(g) → 3O_2(g)
t = 0 min 2 mol/L 0 mol/L
dépenses formées
6 mol/L 9 mol/L
t = 1 min 4 mol/L 9 mol/L

Notez que puisque le rapport de réaction est de 2:3, alors si 6 moles d'O ont été utilisées₃, 9 moles d'O se sont formées₂. Ainsi, après 1 minute, nous avons les vitesses moyennes suivantes :

V_m = - [Le₃]
t

V_m = - ([O_{3finale -}  O_3initiale])
t_Final - t_initiale

V_m = - ([4 - 10])
1– 0

V_m = 6 mol/L. min→ Pendant 1 minute, 6 mol d'ozone ont réagi dans chaque litre du système.

V_m = [Le₂]
t

V_m = ([O_{2finale -}  O_2initiale])
t_Final - t_initiale

V_m = ([9 - 0])
1– 0

V_m = 9 mol/L. min→ Pendant 1 minute, 9 moles d'oxygène se sont formées dans chaque litre du système.

Ceci nous montre que l'on peut calculer la vitesse moyenne en fonction des réactifs ou en fonction des produits.

Maintenant, si l'on veut calculer la vitesse moyenne de cette réaction globale, il suffit de faire comme nous l'avons montré au début: diviser chacune de ces vitesses par leurs coefficients respectifs dans l'équation chimique :

V_m = V_mO3 = 6 mol/L. min = 3 mol/L. min
2 21

V_m = V_mO2 = 9 mol/L. min = 3 mol/L. min
3 3

V_m = V_mO3 = V_mO2
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Par Jennifer Fogaça
Diplômé en Chimie

La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm