La cinétique, ou taux de réactions chimiques, représente l'un des sujets les plus complexes auxquels sont confrontés les étudiants en chimie des collèges et lycées. Le taux d'une réaction chimique décrit comment les concentrations de produits et de réactifs changent avec le temps. Au fur et à mesure de la réaction, la vitesse a tendance à diminuer car la probabilité d'une collision entre les réactifs devient progressivement plus faible. Les chimistes tendent donc à décrire les réactions par leur taux «initial», qui se réfère au taux de réaction pendant les premières secondes ou minutes. En général, les chimistes représentent les réactions chimiques sous la forme

aA + bB --- > cD + dD,

où A et B représentent des réactifs, C et D représentent des produits, et a, b, c et d représentent leurs coefficients respectifs dans l'équation chimique équilibrée. L'équation de vitesse pour cette réaction est alors

taux = (-1 ÷ a) d [A] ÷ dt = (-1 ÷ b) d [B] ÷ dt = (1 ÷ c) d [C] ] ÷ dt = (1 ÷ d) d [D] ÷ dt, où

où les crochets indiquent la concentration du réactif ou du produit; a, b, c et d représentent les coefficients des équations chimiques équilibrées; et t représente le temps.

Équation d'équilibre

Écris une équation chimique équilibrée pour la réaction étudiée. A titre d'exemple, considérons la réaction du peroxyde d'hydrogène, H2O2, se décomposant en eau, H2O, et oxygène, O2:

H2O2 (2) --- > H2O (2) + O2.

Une réaction "équilibrée" contient le même nombre de chaque type d'atome sur les côtés gauche et droit de la flèche. Dans ce cas, les deux côtés contiennent quatre atomes d'hydrogène et deux atomes d'oxygène.

Construct Rate Equation

Construit l'équation de la vitesse basée sur l'équation donnée dans l'introduction. Poursuivre l'exemple de l'étape 1:

taux = - (1 ÷ 2) d [H2O2] ÷ dt = (1 ÷ 2) d [H2O] ÷ dt = (1 ÷ 1) d [O2] ÷ dt.

Substituer les données

Remplacez les données de concentration et de temps dans l'équation de l'étape 2 en fonction des informations disponibles dans le problème ou obtenues au cours d'une expérience. Par exemple, pour la réaction décrite ci-dessus, supposons que les données suivantes ont été obtenues:

temps (s), [H2O2] (M) 0, 0.250 10, 0.226

Ces données indiquent qu'après 10 secondes, la concentration de peroxyde d'hydrogène est passée de 0,250 mole par litre à 0,226 mole par litre. L'équation de vitesse devient alors

taux = - (1 ÷ 2) d [H2O2] ÷ dt = - (1 ÷ 2) (0,226 - 0,250) ÷ 10 = 0,0012 M /s.

Cette valeur représente le taux initial de la réaction.