Matières
Niveaux
La vitesse de réaction peut être déterminée expérimentalement en calculant la vitesse à laquelle un réactif est consommé ou la vitesse à laquelle un produit est formé lors d’une réaction chimique. Pour ce faire, il faut mesurer la variation de la quantité d’un réactif ou d’un produit donné en fonction du temps.
Différentes méthodes peuvent être utilisées pour mesurer la quantité d’une substance. La méthode choisie dépend, entre autres, de l’état de la substance.
Le tableau suivant présente différentes variables à mesurer ainsi que différents appareils de mesure à utiliser selon l’état du réactif ou du produit dont on souhaite évaluer la quantité.
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État du réactif ou du produit |
Variable à mesurer |
Exemple d'appareil de mesure |
Formule de la vitesse |(v)| |
Exemples d'unités de la vitesse de réaction |
|---|---|---|---|---|
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Solide |
Masse |(m)| |
Balance |
|v = \dfrac{\vert\Delta m\vert}{\Delta t}| |
Grammes par seconde |\text{g/s}| |
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Liquide |
Masse |(m)| |
Balance |
|v = \dfrac{\vert\Delta m\vert}{\Delta t}| |
Grammes par seconde |\text{g/s}| |
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Volume |(V)| |
Cylindre gradué |
|v = \dfrac{\vert\Delta V\vert}{\Delta t}| |
Millilitres par seconde |\text{mL/s}| |
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Gaz |
Masse |(m)| |
Balance |
|v = \dfrac{\vert\Delta m\vert}{\Delta t}| |
Grammes par seconde |\text{g/s}| |
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Volume |(V)| |
Burette à gaz |
|v = \dfrac{\vert\Delta V\vert}{\Delta t}| |
Millilitres par seconde |\text{mL/s}| |
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Pression |(P)| |
Manomètre |
|v = \dfrac{\vert\Delta P\vert}{\Delta t}| |
Kilopascals par seconde |\text{kPa/s}| |
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Concentration molaire |(\text{[Substance]})| |
Spectrophotomètre |
|v = \dfrac{\vert\Delta [\text{Substance}]\vert}{\Delta t}| |
Moles par litre par seconde |\text{mol/L}\cdot\text{s}| |
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Solution |
Concentration molaire |
Spectrophotomètre ou pH-mètre |
|v = \dfrac{\vert\Delta [\text{Substance}]\vert}{\Delta t}| |
Moles par litre par seconde |\text{mol/L}\cdot\text{s}| |
Note : Toutes les unités présentées dans ce tableau utilisent la seconde |(\text{s})| comme unité de variation du temps |(\Delta t),| mais la variation de temps peut aussi être mesurée en minutes |(\text{min}),| en heures |(\text{h}),| en jours |(\text{j})| ou même en années |(\text{a}).|
Le choix de la variable à mesurer dépend des facteurs suivants :
Le magnésium solide |(\text{Mg})| et l’acide sulfurique aqueux |(\text{H}_2\text{SO}_4)| réagissent pour former du sulfate de magnésium aqueux |(\text{MgSO}_4)| et de l’hydrogène gazeux |(\text{H}_2)| selon l’équation suivante.
|\text{Mg}_{\text{(s)}} + \text{H}_2\text{SO}_{4\text{(aq)}}\rightarrow \text{Mg}\text{SO}_{4\text{(aq)}} + \text{H}_{2\text{(g)}}|
Le tableau suivant présente l’analyse de quelques méthodes utilisées pour mesurer la vitesse de réaction lors de cette expérience.
Il est souvent utile de déterminer la vitesse de réaction à partir du nombre de moles |\text{mol}| ou de la concentration molaire |\text{mol/L}.|
En utilisant la formule de la masse molaire, la loi d’Avogadro ainsi que le volume molaire gazeux ou la loi des gaz parfaits, on peut transformer les unités des variables mesurées, puis déterminer la vitesse en |\text{mol/s}| ou en |\text{mol/L}\cdot\text{s}.|
Une quantité suffisante d’acide sulfurique |(\text{H}_2\text{SO}_4)| concentré à |6,0\ \text{mol/L}| réagit avec |3,0\ \text{g}| de magnésium |(\text{Mg})| selon l’équation suivante.
|\text{Mg}_{\text{(s)}} + \text{H}_2\text{SO}_{4\text{(aq)}}\rightarrow \text{Mg}\text{SO}_{4\text{(aq)}} + \text{H}_{2\text{(g)}}|
Après 2,5 minutes, la réaction est complétée et tout le magnésium |(\text{Mg})| a été consommé. Détermine la vitesse moyenne de la réaction par rapport au magnésium |(\text{Mg})| en |\text{g/s},| puis en |\text{mol/s}.|
Lors d’une réaction chimique qui se déroule à TPN, |50,0\ \text{mL}| d’un certain gaz est produit en |80,0\ \text{s}|. Détermine la vitesse moyenne de la réaction par rapport à ce gaz en |\text{mol/s}.|
Une réaction chimique se déroule à une température de |15,00\ ^\circ\text{C}| et |102\ \text{kPa}.| Un volume de |105,0\ \text{mL}| de dihydrogène |(\text{H}_2)| est produit en |6\ \text{min}.|
Détermine la vitesse moyenne de la réaction par rapport au dihydrogène |(\text{H}_2)| en |\text{mol/L}\cdot\text{s}.|