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Fiche de physique






I. Réactions rapides - Réactions lentes

1. Réactions rapides

Une réaction rapide se fait quasi instantanément, dès que les réactifs sont en contact.
Exemples :
* réaction entre I2 et S2O32-
* réaction entre H2O2 et MnO4- en milieu acide.

2. Réactions lentes

Une réaction lente peut durer quelques minutes à plusieurs jours.
Les produits ne se forment que progressivement.
Exemple : réaction entre I- et S2O82-.
Il se forme I2 qui colore le mélange réactionnel en jaune puis brun de plus en plus foncé, au fur et à mesure que le temps passe.

3. Réactions infiniment lentes ou bloquées

Le système chimique ne semble pas évoluer au cours du temps. La réaction peut durer plusieurs mois ou plusieurs années
(exemple : formation de la rouille).


II. Vitesse de réaction

1. Vitesse volumique de réaction

Définition :
À la date t1, la vitesse volumique v d'une réaction se déroulant dans un volume V constant est la valeur de la dérivée par rapport au temps t de l'avancement x de la réaction, divisée par le volume V :
v_{t_1} = \dfrac{1}{\text{V}}.\(\dfrac{d\text{x}}{d\text{t}}\)_{t_{1}}


2. Détermination de la vitesse volumique de réaction

Pratiquement, on ne dispose pas de la fonction x(t). On a une série de points expérimentaux qui permettent de tracer la courbe x = f(t).
La valeur de la dérivée par rapport au temps t de l'avancement x, pour t = t1, est donnée par le coefficient directeur de la tangente à la courbe x = f(t) au point A1 de la courbe d'abscisse t1
.

Cinétique chimique : image 1

v_{t_1} = \dfrac{1}{\text{V}}.coefficient directeur de la tangente de la courbe x = f(t) au point A1 d'abscisse t1.


3. Évolution de la vitesse volumique de réaction

Cinétique chimique : image 2

Soit t2 > t1.
coefficient directeur de (T2) < coefficient directeur de (T1)
1/V = cte
* v_{t_2} = \dfrac{1}{\text{V}}.coefficient directeur de (T2)
* v_{t_1} = \dfrac{1}{\text{V}}.coefficient directeur de (T1)
donc v_{t_2} < v_{t_1}.

Au fur et à mesure que le temps passe, la tangente à la courbe x = f(t) se couche de plus en plus sur l'horizontale.
Donc son coefficient directeur diminue, donc la vitesse volumique de réaction diminue.


III. Temps de demi-réaction

1. Définition

Le temps de demi-réaction, noté t_{\frac{1}{2}}, est la durée nécessaire pour que l'avancement x de la réaction soit égal à la moitié de sa valeur limite.
\text{x}\(t_{\frac{1}{2}}\) = \dfrac{1}{2}.\text{x}_{\text{limite}}


2. Pratiquement


On lit la courbe x = f(t) si la réaction est totale xlimite = xmax.
Cinétique chimique : image 3


V. Étude d'un cas : réaction entre I- et S2O82-

On mélange une solution (K+ + I-) de concentration C1 et de volume V1 avec
une solution (2Na+ + S2O82-) de concentration C2 et de volume V2.

* L'équation de la réaction lente étudiée est 2I- + S2O82- fleche I2 + 2SO42-.
* On peut éventuellement tracer un tableau d'avancement de cette réaction lente.
Ici, l'avancement de la réaction est x = n(I2).
et [I2] = n(I2)/V = concentration molaire du diiode dans le mélange réactionnel.
V = V1 + V2 = volume du mélange réactionnel = cte.

Finalement, \displaystyle \(\dfrac{d\text{x}}{d\text{t}}\)_{t_{1}} = \(\dfrac{d\text{n}(I_{2})}{d\text{t}}\)_{t_{1}} = \(\dfrac{d([I_2].\text{V})}{d\text{t}}\)_{t_{1}}
or V = cte, d'où

vt1 = \displaystyle \dfrac{1}{\text{V}} .\text{V}. \(\frac{d[I_{2}]}{d\text{t}}\)_{t_{1}}
vt1 = \displaystyle \(\dfrac{d[I_{2}]}{d\text{t}}\)_{t_{1}}

CONCLUSION : la vitesse volumique de réaction à la date t1 est la valeur de la dérivée de la concentration molaire du diiode par rapport au temps t.




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