La cinétique, ou taux de réactions chimiques, représente l'un des sujets les plus complexes auxquels sont confrontés les étudiants en chimie du secondaire et du collégial. La vitesse d'une réaction chimique décrit comment les concentrations de produits et de réactifs changent avec le temps. Au fur et à mesure qu'une réaction se déroule, la vitesse a tendance à diminuer car le risque de collision entre les réactifs diminue progressivement. Les chimistes ont donc tendance à décrire les réactions par leur vitesse "initiale", qui se réfère à la vitesse 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

vitesse \u003d (-1 ÷ a) d [A] ÷ dt \u003d (-1 ÷ b) d [B] ÷ dt \u003d (1 ÷ c) d [C ] ÷ dt \u003d (1 ÷ d) d [D] ÷ dt,

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.

1. Équation d'équilibre
   
   

   Écrivez une équation chimique équilibrée pour la réaction étudiée. Par 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.
   

2. Construire l'équation de débit
   
   

   Construire l'équation de débit sur la base de l'équation donnée dans l'introduction. Poursuivant l'exemple de l'étape 1:
   

   taux \u003d - (1 ÷ 2) d [H2O2] ÷ dt \u003d (1 ÷ 2) d [H2O] ÷ dt \u003d (1 ÷ 1) d [O2] ÷ dt.
   

3. Données de substitution
   
   

   Substitution des données de concentration et de temps dans l'équation de l'étape 2 sur la base 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 du taux devient alors
   

   taux \u003d - (1 ÷ 2) d [H2O2] ÷ dt \u003d - (1 ÷ 2) (0,226 - 0,250) ÷ 10 \u003d 0,0012 M /s.
   

   Cette valeur représente la vitesse initiale de la réaction.