Cinétique chimique

La cinétique chimique étudie l'évolution temporelle des réactions. On définit la vitesse volumique de disparition d'un réactif A par v = -d[A]/dt. Expérimentalement, on suit la concentration par spectrophotométrie, conductimétrie ou titrage. La vitesse moyenne entre deux instants est v_moy = -Δ[A]/Δt. La vitesse instantanée se lit comme la pente de la tangente à la courbe [A] = f(t).

La loi de vitesse relie la vitesse aux concentrations : v = k [A]^p [B]^q. Les exposants p et q sont les ordres partiels, déterminés expérimentalement. L'ordre global est p+q. La constante de vitesse k dépend de la température. On détermine les ordres par la méthode des vitesses initiales ou par la méthode intégrale en testant des relations linéaires.

Le temps de demi-réaction t₁/₂ est la durée nécessaire pour que la concentration d'un réactif soit divisée par deux. Pour une réaction d'ordre 0, t₁/₂ = [A]₀/(2k) ; pour l'ordre 1, t₁/₂ = ln2/k, indépendant de la concentration initiale ; pour l'ordre 2, t₁/₂ = 1/(k[A]₀). Cette grandeur permet de caractériser la rapidité d'une transformation.

La vitesse d'une réaction augmente avec la température car la constante k suit la loi d'Arrhenius : k = A exp(-Ea/RT). Une élévation de température accroît la proportion de molécules possédant une énergie supérieure à l'énergie d'activation Ea. Un catalyseur abaisse Ea sans être consommé, offrant un chemin réactionnel alternatif. La concentration des réactifs influence aussi la vitesse selon la loi de vitesse.