Chimie
Formules de Cinétique Chimique
Ensemble des formules décrivant la vitesse des réactions chimiques, les facteurs cinétiques et les lois de vitesse.
Introduction
La cinétique chimique quantifie la vitesse des réactions et les facteurs qui l'influencent. Ce formulaire regroupe les expressions de la vitesse volumique, du temps de demi-réaction, des lois de vitesse (ordres 0, 1, 2) et la loi d'Arrhenius. Ces formules sont essentielles pour les exercices de suivi cinétique du Bac.
Contenu détaillé
1. Vitesse de réaction
- •Vitesse volumique : v = (1/V)·|dx/dt| (mol·L⁻¹·s⁻¹)
- •Pour aA + bB → cC + dD : v = -(1/a)d[A]/dt = (1/c)d[C]/dt
- •Temps de demi-réaction t₁/₂ : x(t₁/₂) = x_final / 2
- •La vitesse diminue au cours du temps (les réactifs sont consommés)
2. Lois de vitesse et ordres de réaction
- •Ordre 0 : v = k, [A] = [A]₀ - kt, t₁/₂ = [A]₀/(2k)
- •Ordre 1 : v = k[A], [A] = [A]₀·e^(-kt), t₁/₂ = ln(2)/k
- •Ordre 2 : v = k[A]², 1/[A] = 1/[A]₀ + kt, t₁/₂ = 1/(k[A]₀)
- •Détermination de l'ordre : méthode différentielle (ln v vs ln[A]) ou intégrale
3. Loi d'Arrhenius et catalyse
- •Loi d'Arrhenius : k = A·exp(-Ea/RT) avec Ea énergie d'activation (J/mol)
- •ln(k) = ln(A) - Ea/(RT) : droite de pente -Ea/R si on trace ln(k) vs 1/T
- •R = 8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹ (constante des gaz parfaits)
- •Catalyseur : abaisse Ea sans modifier ΔrG ni l'équilibre
Formules clés
Vitesse volumique
v = (1/V)·|dx/dt|
Ordre 1 — t₁/₂
t₁/₂ = ln(2)/k
Ordre 1 — [A](t)
[A] = [A]₀·e^(-kt)
Loi d'Arrhenius
k = A·exp(-Ea/RT)
Beer-Lambert
A = ε·l·c
Conductivité
σ = Σ(λᵢ·cᵢ)
Vocabulaire
Avancement x : Grandeur mesurant la progression d'une réaction, en moles
Énergie d'activation Ea : Énergie minimale nécessaire pour que la réaction se produise
Constante de vitesse k : Coefficient de proportionnalité dans la loi de vitesse, dépend de T
Facteur pré-exponentiel A : Facteur de fréquence dans la loi d'Arrhenius, lié aux collisions moléculaires
Sujets type Bac
- 1Déterminer l'ordre d'une réaction par la méthode intégrale
- 2Calculer l'énergie d'activation à partir de mesures à différentes températures
- 3Suivre la cinétique d'une réaction par spectrophotométrie et déterminer t₁/₂
