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Une réaction chimique se produit lorsque des molécules réactives entrent en collision avec la bonne orientation et une énergie cinétique suffisante. La probabilité de telles collisions productives – et donc la vitesse de réaction – est régie par plusieurs facteurs clés.
Des concentrations plus élevées augmentent la fréquence des collisions par unité de temps, augmentant ainsi la probabilité qu'une collision possède la bonne énergie et la bonne orientation. Empiriquement, la vitesse de réaction évolue souvent avec la concentration en suivant la loi de vitesse dérivée de la théorie des collisions.
La température augmente l'énergie cinétique moyenne des molécules. Selon l'équation d'Arrhenius, une légère augmentation de la température peut augmenter de façon exponentielle la constante de vitesse, à mesure que davantage de molécules dépassent le seuil d'énergie d'activation.
Pour les réactifs gazeux, la compression du système réduit la distance intermoléculaire moyenne, augmentant ainsi la fréquence des collisions. La relation est linéaire pour les gaz parfaits (débit ∝ pression) mais peut s'écarter dans des conditions non idéales.
Les réactions impliquant une phase solide bénéficient d’une plus grande surface exposée. Les poudres fines offrent une plus grande surface interfaciale, raccourcissant les chemins de diffusion des réactifs et accélérant la réaction.
Les réactifs qui partagent la même phase (les deux liquides, les deux gaz ou les deux solides) interagissent plus facilement. Une inadéquation de phase (par exemple solide-gaz) réduit la probabilité de collision car seul un sous-ensemble de molécules peut atteindre l'interface.
Les catalyseurs réduisent l'énergie d'activation requise pour l'état de transition sans être consommée, augmentant ainsi la vitesse de réaction. Dans les systèmes biologiques, les enzymes (catalyseurs protéiques) permettent des processus qui autrement se dérouleraient trop lentement pour la vie.
Taux ↑ avec :une concentration plus élevée, une température plus élevée, une pression plus élevée, une plus grande surface, des catalyseurs et des réactifs de même phase.
Taux ↓ avec :concentration plus faible, température plus basse, pression plus basse, surface réduite, catalyseurs absents ou incompatibilité de phase.