5 FACTEURS AFFECTANT LA VITESSE DE RÉACTION - CHIMIE - 2025

La vitesse d'une réaction chimique est la vitesse à laquelle se produit la transformation de substances appelées réactifs, en d'autres substances appelées produits. Les facteurs qui affectent la vitesse peuvent être multiples; nature des réactifs, granulométrie, état physique des substances…

Les réactifs peuvent être des atomes ou des molécules qui se heurtent ou se heurtent les uns avec les autres provoquant une rupture des liaisons entre eux. Après la rupture, de nouveaux liens se créent et des produits se forment.

Si au moins un des réactifs est totalement consommé dans la réaction, formant complètement le produit, la réaction est dite complète et conduite dans une seule direction.

Dans certains cas, les produits formés se heurtent à nouveau et rompent leurs liaisons pour se réorganiser et redevenir les réactifs. C'est ce qu'on appelle une réaction inverse.

Les deux réactions se produisent à des vitesses différentes, cependant lorsque la vitesse de la réaction directe est égale à la vitesse de la réaction inverse, un équilibre cinétique est établi, ce qui signifie que la réaction est en équilibre.

Facteurs qui affectent la vitesse d'une réaction

Chaque réaction chimique est soumise à une série de facteurs, qui font que sa vitesse passe rapidement ou lentement. On retrouve des réactions qui se produisent en quelques secondes, comme des explosions, et d'autres qui prennent un peu plus de temps, comme l'oxydation d'une barre de fer mise à l'air libre.

Ces facteurs qui affectent la vitesse d'une réaction chimique sont:

Granulométrie de la substance

Elle est également connue sous le nom de surface de contact. Si les substances ont une grande surface de contact, c'est-à-dire qu'elles sont très compactes, la réaction est plus lente que lorsque la surface de contact est petite.

Un exemple est la réaction de Seltz Alka en comprimé et Alka Seltz en poudre. Alka seltzer est un mélange d'acide acétylsalicylique, de bicarbonate de sodium, de phosphate de calcium et d'acide citrique.

Si les substances sont des espèces atomiques, elles présentent également une variation de leur réactivité due à la taille de l'atome et au nombre d'électrons à son dernier niveau.

Pour cette raison, le sodium (Na) réagit avec l'eau de manière violente par rapport au calcium (Ca). De même, le fer (Fe) est facilement oxydé par l'action de la vapeur d'eau présente dans l'air ambiant, par rapport au plomb (Pb) dont la réaction est beaucoup plus lente.

Les espèces ioniques ont une réactivité très élevée (faibles taux de réaction), par rapport à leurs espèces neutres. Ainsi, Mg + 2 est plus réactif que Mg.

État physique des substances

L'état d'agrégation des réactifs influence également la vitesse de réaction. A l'état solide, les particules (atomes) sont très proches les unes des autres, donc la mobilité entre elles est très faible et les collisions sont très lentes.

À l'état liquide, les particules ont plus de mobilité, ce qui accélère les réactions par rapport à l'état solide.

A l'état gazeux, la réaction a une vitesse beaucoup plus élevée, grâce à la grande séparation entre les particules de réactif.

Pour augmenter la vitesse de réaction d'une substance, elle peut être dissoute dans l'eau, de telle sorte que les molécules se solubilisent et que la mobilité entre elles augmente.

Concentration de réactif

La concentration d'une substance fait référence au nombre de particules (atomes, ions ou molécules) qui se trouvent dans un volume donné.

Dans une réaction chimique, s'il y a beaucoup de particules, le nombre de collisions entre elles sera très élevé, donc la vitesse de la réaction sera élevée.

Plus la concentration des réactifs est élevée, plus la vitesse de réaction de formation du produit sera élevée.

Température

Dans un système constitué de réactifs, toutes les particules qui le composent sont en mouvement, soit en vibration, comme dans les substances solides, soit en mouvement dans le cas de liquides et de gaz.

Dans les deux cas, on observe respectivement E vibrationnel et E cinétique. Ces énergies sont directement proportionnelles à la température à laquelle se trouve le système.

Au fur et à mesure que la température du système augmente, les mouvements moléculaires des substances augmentent.

Les collisions entre eux se font de plus en plus fortes, suffisamment pour provoquer la rupture et la formation de liaisons, surmontant l'obstacle qui constitue l'énergie d'activation Ea.

Lorsque la température du système augmente, la réactivité augmente et la vitesse de réaction est plus faible, donc plus rapide.

Catalyseurs

Ce sont des substances chimiques qui influencent une réaction chimique, soit en augmentant la vitesse de réaction, soit en la ralentissant. Sa principale caractéristique est qu'il ne participe pas à la réaction chimique, ce qui signifie qu'à la fin de la réaction, il peut être isolé du système.

Un exemple est l'hydrogénation d'un composé organique insaturé avec de l'hydrure de lithium et d'aluminium comme catalyseur:

CH3 - CH = CH - CH3 + H2 CH3 - C2 - CH2 - CH3

Dans une équation chimique, le catalyseur est placé au-dessus de la flèche qui indique la direction de la réaction.

Dans une réaction chimique, il peut arriver que le catalyseur et les réactifs ne soient pas dans le même état physique, ce type de système est dit "hétérogène".

Ceux-ci sont appelés catalyseurs de contact. Les catalyseurs «homogènes» sont ceux qui ont le même état physique des réactifs et sont appelés transport.

Références

1. Levine, I. Physicochimie. vol.2. McGraw-Hill 2004
2. Capparelli, Alberto Luis Physicochimie de base. E-Book.
3. Fernández Sánchez Lilia, Corral López Elpidio, et.al (2016) Cinétique des réactions chimiques. Récupéré: zaloamati.azc.uam.mx.
4. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. Facteurs qui affectent la vitesse d'une réaction chimique. Récupéré: thinkco.com.