Maintenant que nous avons étudié plus en détail la cinétique chimique, nous voyons clairement que ‘cinétique’ et ‘thermodynamique’ sont deux concepts bien différents. Néanmoins, il existe un lien entre eux si on considère un acte élémentaire (rappel : un acte élémentaire est une réaction qui se déroule en une seule étape) et une réaction réversible (sinon il n’y a pas d’équilibre). Pour commencer, écrivons les expressions des deux constantes cinétiques en nous basant sur la figure IX.

Avant de clôturer ce chapitre, précisons le rôle exact du catalyseur. Concrètement, il modifie le chemin réactionnel, ce qui peut mener à un abaissement de l’énergie d’activation. Ainsi, il va accélérer une réaction thermodynamiquement possible.

En réalité, on a remarqué que selon le réacteur où la réaction s’effectue, la vitesse est
différente. Ceci ne peut s’expliquer que si on considère une série de 3 actes élémentaires :

I2 + M ⇄ 2 I + M
H2 + I ⇄ H2I
H2I + I → 2 HI
-------------------------------------
H I 2HI 2 2 + ®

Où M est la surface du réacteur dans lequel se déroule la réaction (joue le rôle de catalyseur). L’équation de vitesse est .[ ].[ ] 2 2 v = k H I

Revenons plus précisément sur chacune des réactions :

*1ère étape : C’est la liaison I-I qui se brise plutôt que la liaison H-H car cette dernière à une énergie de dissociation plus importante. On forme un intermédiaire de réaction (ou labile) marqué par une * sur la figure VII.

* 2e étape : On forme également un labile.

* 3e étape : Les deux labiles réagissent ensemble pour former le produit final de la réaction. Cet acte élémentaire est l’étape dite ‘déterminante’, c’est-à-dire l’étape la plus lente qui va imposer sa vitesse à la réaction.

Figure VII : formation de HI

PS : Un labile est un intermédiaire formé au cours d’une étape et utilisé lors de l’étape suivante (il n’apparaît donc pas dans le bilan)

Jusqu’à présent, nous avons étudié les équations chimiques et les lois de vitesse. Néanmoins,
celles-ci ne nous disent pas comment les réactifs deviennent produits. Ce sont des résumés
macroscopiques d’un processus complexe. On va donc construire un mécanisme réactionnel,
soit une série d’étapes (actes élémentaires) par lesquelles une réaction chimique se déroule.
Précisons encore que l’équation cinétique résultante doit correspondre à l’équation cinétique
expérimentalement.

Ainsi, il parait évident que la maîtrise d’une réaction passe par la compréhension de ce
mécanisme.

Dans ce modèle, il y a 3 facteurs qui vont influencer la cinétique chimique : 

La concentration en réactifs :

• La concentration en réactifs augmente la vitesse de la réaction.
• Seule exception : la réaction d’ordre 0. 

L’utilisation d’un catalyseur :

L’utilisation d’un catalyseur modifie le chemin réactionnel en changeant la constante cinétique ‘k’. Par exemple, il peut abaisser l’énergie d’activation, modifie les angles de collision, …

 La température du système réactionnel :

La température augmente la vitesse des molécules, ce qui augmente la fréquence des collisions et donc la vitesse de réaction est accélérée (cas général). Néanmoins, dans certaines situations, une augmentation de la température peut diminuer la vitesse de réaction, c’est le cas notamment des réactions impliquant des catalyseurs. Dans cellesci, une élévation de la température défavorise l’adsorption, ce qui va diminuer la vitesse de réaction.

PS : La figure VI montre le déroulement d’une réaction impliquant un catalyseur : L’hydrogénation de l’éthylène.