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Physique-Chimie

Chimie

Cinétique chimique

Dans cette vidéo, Mathis explique le lien entre la vitesse de réaction et la concentration. Il commence par donner une équation bilan pour une réaction chimique donnée. Il construit ensuite un tableau d'avancement de la réaction en termes de concentration. Il déduit ensuite l'expression de l'avancement volumique en fonction de la concentration pour chaque espèce. Ensuite, il montre que la vitesse de réaction est simplement la dérivée de l'avancement volumique par rapport au temps. Il démontre ainsi l'expression de la vitesse de réaction en fonction de la concentration des ions. Il conclut en soulignant l'importance de comprendre ces concepts en chimie.

Bonjour à tous, c'est Mathis de studio, et dans cette vidéo, on va établir, on va approfondir le lien concret entre vitesse de réaction et concentration. Alors, effectivement, dans certains chapitres, on donne des formules toutes prêtes à être utilisées, mais c'est bien de comprendre concrètement d'où ça vient, et c'est l'objectif de cet exercice, donc très intéressant conceptuellement. On considère une réaction d'équation bilan qui nous est donnée, 2I- plus S2O8²- à queue est égale à I2 plus 2SO4²-, et on note à l'instant initial, la concentration en I- c'est C0, la concentration en S2O8²- c'est C0', et puis il n'y a pas encore de produit qui a été formé. La première question, elle nous est totalement guidée, construire le tableau d'avancement de la réaction en termes de concentration, c'est bien de noter ça. Alors, c'est parti, on a l'équation bilan, donc à l'état initial, on a bien C0, C0', 0, 0, et puis à un état intermédiaire, si on fait intervenir un avancement volumique X de t, et bien en concentration en I-, on a C0-2X de t, en S2O8²- on a C0-X de t, puisqu'on n'a pas le même coefficient stoichiométrique, en I2 on a X de t, et puis en S2O4²- on a 2X de t. OK, on est bien en concentration. Alors, question 2, en déduire l'expression de l'avancement volumique X de t en fonction de la concentration à l'instant t pour chaque espèce. Donc ici, on a fait une partie du travail, on a simplement à extraire les valeurs, on a donc la concentration en I-, c'est C0-2X de t, la concentration en S2O8²-, c'est C0-X de t, C0', pardon, la concentration en I2, c'est X de t, et la concentration en S4, SO4²-, c'est 2X de t. Donc, à partir de là, on a simplement à isoler dans tous les cas l'avancement volumique X de t, c'est en fait soit C0-la concentration en I- de t divisé par 2, soit C0'-la concentration en S2O8²- à l'instant t, soit la concentration en I2t, soit la concentration en SO4²- à l'instant t divisé par 2. En fait, on a ainsi 4 formules pour l'avancement volumique en fonction de la concentration pour chaque espèce. Donc c'est ça qui est vraiment très intéressant, on a plein de manières de le suivre. Et donc, en déduire l'expression de la vitesse de réaction en fonction de la concentration des ions. Alors, on voit qu'il y a une petite correspondance entre les deux questions. En fait, c'est quoi le lien entre la vitesse de réaction et l'avancement volumique ? Eh bien, c'est tout simplement la dérivée. On a V de t, la vitesse de la réaction, qui est tout simplement égale à D, la dérivée temporelle de l'avancement volumique. Donc, on prend chaque expression et on la dérive par rapport au temps. On a donc V de t qui est égale à moins 1,5 fois D de I- sur Dt. C'est égal aussi à moins D, la dérivée de la concentration S2O82- divisé par Dt. C'est aussi égal à la dérivée temporelle de la concentration 2,2 et 1,5 de la dérivée temporelle de la concentration en SO42-. Donc, vous voyez ainsi qu'on obtient expressément l'expression de la vitesse volumique d'avancement d'une réaction en fonction des différents réactifs ou produits. Vous avez vu ici bien l'expression des différents coefficients stoichiométriques qui sont algébriques, et puis la dérivée de la concentration de l'espèce considérée. Donc, on vient de démontrer sur un exemple, effectivement, cette formule qu'on a apprise par cœur pour l'expression de la vitesse d'avancement d'une réaction. C'est totalement démontrable via ce tableau d'avancement que l'on a construit petit à petit. Voilà, c'est la fin de cet exercice très intéressant pour comprendre d'où ça sort cette expression de vitesse d'avancement volumique, et puis ça fait aussi intervenir différentes notions de chimie. Merci beaucoup d'avoir suivi cette vidéo, et puis à bientôt !

Vitesse de réaction

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