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Vitesse de réactionLa cinétique chimique étudie la rapidité des transformations. La vitesse volumique de disparition d'un réactif A est la variation de sa concentration par unité de temps. On distingue la vitesse moyenne entre deux instants et la vitesse instantanée (dérivée). Cette grandeur s'exprime en mol·L⁻¹·s⁻¹ et dépend des conditions expérimentales. Pour une réaction lente comme la rouille, la vitesse est faible ; pour une combustion, elle est élevée.
💡 À retenir : La vitesse volumique de disparition d'un réactif A est v = -d[A]/dt.
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Facteurs cinétiquesPlusieurs paramètres modifient la vitesse d'une réaction. Augmenter la concentration des réactifs accroît la fréquence des collisions efficaces. Élever la température fournit plus d'énergie aux particules, augmentant le nombre de chocs efficaces. Un catalyseur offre un chemin réactionnel avec une énergie d'activation plus basse. Enfin, pour les solides, une surface de contact plus grande accélère la transformation, comme le sucre en poudre qui se dissout plus vite qu'un morceau.
💡 À retenir : Concentration, température, catalyseur et surface de contact sont les principaux facteurs cinétiques.
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Loi de vitesseLa loi de vitesse relie la vitesse aux concentrations des réactifs : v = k[A]^m[B]^n. Les exposants m et n sont les ordres partiels, déterminés expérimentalement. L'ordre global est m + n. Pour un ordre 1, la vitesse double si la concentration double. La méthode intégrale permet de vérifier un ordre en testant la linéarité de [A]=f(t), ln[A]=f(t) ou 1/[A]=f(t).
💡 À retenir : L'ordre partiel par rapport à un réactif indique comment la vitesse dépend de sa concentration.
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Temps de demi-réactionLe temps de demi-réaction t₁/₂ est la durée nécessaire pour consommer la moitié du réactif limitant. Pour une réaction d'ordre 1, t₁/₂ = ln2/k, indépendant de la concentration initiale. Un catalyseur diminue l'énergie d'activation sans être consommé, ce qui réduit t₁/₂. Par exemple, la décomposition de l'eau oxygénée est lente seule, mais rapide en présence de dioxyde de manganèse (MnO₂) ou de catalase dans le sang.
💡 À retenir : Un catalyseur diminue l'énergie d'activation sans être consommé, accélérant la réaction.