Au cours d’une réaction chimique, les réactifs disparaissent et les produits sont formés. À partir des courbes d’évolution des quantités de matière des réactifs ou des produits, on peut déterminer leur vitesse volumique.
IVitesse volumique de disparition ou d’apparition
La vitesse volumique de disparition d’un réactif vréactif se détermine à partir de la dérivée temporelle de la concentration molaire du réactif, notée [R] :
À noter
On met un signe moins car la vitesse de disparition doit être positive.
La vitesse volumique d’apparition d’un produit vproduit se détermine à partir de la dérivée temporelle de la concentration molaire du produit, notée [P] :
La détermination de ces vitesses peut se faire graphiquement :
IILoi de vitesse d’ordre 1
Une réaction suit une loi de vitesse d’ordre 1 par rapport à un réactif ou à un produit si :
Les concentrations obéissent alors à une loi exponentielle :
Méthode
Décrire l’évolution temporelle d’une vitesse volumique de réaction
On mesure lors d’une réaction chimique l’évolution au cours du temps de la concentration d’une espèce notée E.
La courbe est donnée ci-dessous.
a. L’espèce chimique E est-elle un réactif ou un produit ? Justifier.
b. Calculer la vitesse volumique aux instants t = 0 s et t = 40 s.
c. Comment évolue la vitesse volumique de l’espèce E au cours du temps ?
Conseils
a. Rappelez-vous qu’un réactif est consommé tandis qu’un produit est formé.
b. Déterminez le coefficient directeur de la tangente à la courbe d’évolution.
c. Observez l’évolution du coefficient directeur de la tangente le long de la courbe.
Solution
a. L’espèce chimique E est un produit car sa concentration molaire (et donc sa quantité de matière) augmente au cours du temps.
b. On calcule la vitesse volumique d’apparition de E à l’instant t = 0 s :
mol · L−1 · s−1.
On calcule la vitesse volumique d’apparition de E à l’instant t = 40 s :
mol · L−1 · s−1.
c. On observe que le coefficient directeur de la tangente à la courbe diminue le long de la courbe : la vitesse volumique d’apparition de l’espèce chimique diminue au cours du temps.