Les facteurs cinétiques sont les
facteurs susceptibles de modifier les vitesses de formation d’un
produit ou de disparition d’un réactif. Ils influent sur la durée
d’une transformation chimique. La concentration des réactifs
et la température sont deux facteurs cinétiques essentiels.
1) Influence des
concentrations
En
général, la vitesse de formation d’un produit ou de disparition
d’un réactif augmente avec la concentration initiale d’un ou
plusieurs des réactifs mis en jeu
Interprétation
En
solution, les molécules ou les ions des réactifs sont soumis à des
mouvements incessants (mise en évidence par le mouvement brownien) au
cours desquels se produisent des chocs pouvant, dans certains cas,
engendrer les produits. La vitesse de formation des produits est
d’autant plus grande que le nombre de rencontres efficaces est
élevé. La probabilité de rencontre des réactifs augmente avec
leur concentration, puisque dans un volume donné de solution, le
nombre d’entités de réactifs est plus important. Ainsi la vitesse
de formation des produits augmente avec la concentration des
réactifs.
On comprend ainsi pourquoi, lors des de l’évolution
d’une réaction, la vitesse d’apparition d’un produit ou de
disparition d’un réactif diminue et tend vers zéro : la
concentration des réactifs diminuant au cours de la réaction, les
probabilités de rencontres efficaces sont de plus en plus
faibles.
Utilisations pratiques
On ralentit
une réaction qui menace de s’emballer en effectuant une dilution
du milieu réactionnel (lorsque les réactifs sont solubles dans
l’eau).
Le lavage à grande eau d’une partie du corps
atteinte par la projection d’un corps dangereux contribue à
diminuer la vitesse d’attaque de la peau par cet agent chimique en
réduisant sa concentration locale.
2) Rôle de la
température
En
général, la vitesse de formation d’un produit ou de disparition
d’un réactif augmente avec la température
Interprétation
Les
chocs qui se produisent entre les molécules ou les ions des réactifs
ne conduisent pas toujours aux produits de la réaction. La
transformation des réactifs en produits exige généralement la
rupture de liaisons chimiques, ce qui nécessite un apport d’énergie
provenant du transfert d’énergie d’agitation microscopique des
espèces réagissantes au moment du choc.
A une température
donnée, toutes les entités (molécules ou ions) n’ont pas la même
énergie : seules les entités les plus énergétiques sont
responsables de chocs efficaces. Comme la proportion d’entités
hautement énergétiques croît de façon importante avec la
température, une élévation de température entraîne un plus grand
nombre de chocs efficaces par unité de temps. Il en résulte une
nette augmentation de la vitesse de réaction. (pratiquement, on
constate qu’une élévation de température de l’ordre d’une
dizaine de degrés double la vitesse des réactions les plus
courantes)
Utilisations pratiques
Élévation
de température
- Dans l’industrie comme au laboratoire, un très grand nombre
de réactions doivent être accélérées par chauffage. Mais il faut éviter
la décomposition des réactifs : il est nécessaire de bien contrôler la
température afin d’éviter les échauffements locaux (réactions
exothermiques) pouvant provoquer des réactions parasites ou explosives.
- La cuisson des aliments met en jeu des réactions chimiques
complexes. Le temps de cuisson est donc d’autant plus court que la
température de cuisson est plus élevée. C’est pourquoi un autocuiseur
permet de réduire considérablement le temps de cuisson des aliments. En
effet, ceux-ci enfermés avec de l’eau dans une enceinte étanche où
règne une pression de l’ordre de 2 bars, peuvent être cuits à une
température de près de 12°C car l’eau bout à une température plus
élevée sous cette pression que sous la pression ambiante (1 bar,
température d’ébullition de 100°C)
Abaissement
de la température
- La dégradation des aliments est une suite de réactions
chimiques de décomposition dues à l’action de micro-organismes et qui
produisent des poisons appelés « toxines ». Comme
pour toutes réaction chimique, elles sont d’autant plus lentes que le
température est basse. Ainsi, la température voisine de 3°C d’un
réfrigérateur permet la conservation des aliments quelques jours, alors
que celle d’un congélateur (température inférieure à 18°C) permet une
conservation de plusieurs mois
- La trempe consiste en un refroidissement brutal du milieu
réactionnel, destiné à arrêter la réaction qui s’y déroule, afin de
figer le système pour pouvoir déterminer sa composition instantanée. Ce
procédé est souvent employé dans un suivi cinétique par dosage
volumétrique.