VITESSE DE REACTION

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Anglais reaction rate
Allemand
Ethymologie
Champs d'application cinétique chimique
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Définition Quantité de matière transformée par unité de temps et par unité d'une variable extensive appropriée au cours d'une réaction chimique. Selon le problème envisagé, la vitesse de réaction peut être rapportée à  une unité de volume, de nombre de moles, de masse, de surface (pour une réaction hétérogène, par exemple)...\Si la réaction est représentée par une seule équation stoechiométrique (réaction isolée) aA + bB + ... = lL + mM + ..., la loi des proportions définies implique que les différentes vitesses de consommation des réactifs ou de formation des produits ri sont proportionnelles aux coefficients stoechiométriques : rA/a = rB/b = ... = rL/l = rM/m = ... = r. Le facteur commun de proportionnalité est par définition la vitesse r de la réaction chimique. Contrairement aux vitesses rA, rB, ..., rL, rM, ..., la vitesse r n'est définie, comme les coefficients stoechiométriques, qu'à  un coefficient multiplicatif près. Elle n'a de sens qu'après que l'on a écrit l'équation stoechiométrique. Si la transformation chimique globale ne peut être représentée qu'à  l'aide de plusieurs équations stoechiométriques, il convient de définir autant de vitesses de réaction qu'il existe d'équations stoechiométriques.\Quel que soit le système, le bilan de matière pour un composant i quelconque s'écrit, pendant l'unité de temps : (quantité de i accumulée) = (quantité de i entrant) - (quantité de i sortant) + (quantité de i produit). Dans le cas simple du système fermé, les quantités de i entrant et sortant sont nulles. Si l'on exprime les quantités de i mises en jeu à  chaque instant par des débits molaires, alors (débit molaire de production de i) = (débit molaire d'accumulation de i). En explicitant cette relation, par exemple dans le cas du produit L et pour un système fermé homogène, la vitesse rL étant donc la même en tous les points, le débit molaire de production de L est rLV, où V est le volume du système fermé (V n'est pas nécessairement constant dans le temps). Si nL représente le nombre de moles instantané de L, le débit d'accumulation de L s'écrit dnL/dt. d'où rL = (1/V)(dnL/dt). Pour le réactif A, on aurait de la même faà§on rA = - (1/V)(dnA/dt), car le débit molaire de production de A est - rAV, ou encore le débit molaire de consommation de A est rAV. rA et rL sont toutes deux positives. Si la réaction est représentée par une seule équation stoechiométrique, on obtient l'expression de la vitesse de réaction r (également positive) : r = - (1/a)(1/V)(dnA/dt) = ... = (1/l)(1/V)(dnL/dt) = ... Les expressions précédentes rA, rL et r ne sont utilisables que dans le cas d'un système fermé. Elles permettent la mesure de rA, rL et r, mais ne peuvent constituer des définitions de la vitesse dans le cas général. Si, de plus, le volume est constant au cours du temps, les expressions se simplifient en rL = dcL/dt, rA = dcA/dt, r = - (1/a)(dcA/dt) = ... = (1/l)(dcL/dt) = ..., ci étant la molarité de i dans le système, puisque ni = Vci si le système est homogène. l'expression précédente de r est celle généralement utilisée pour exprimer la vitesse de réaction dans un système fermé évoluant à  volume constant.
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