Physique-chimie 8e année : Vitesse de réaction et facteurs qui la modifient
Physique-chimie, 8e année (Portugal) : À quelle vitesse un réactif disparaît ou un produit apparaît, et comment la concentration, la température, l'état de division et un catalyseur accélèrent ou ralentissent une réaction.
Réactions rapides et lentes
La vitesse d'une réaction chimique indique à quelle vitesse un réactif disparaît ou un produit apparaît. Une réaction rapide, comme celle d'un comprimé effervescent ou d'un feu d'artifice, consomme du réactif en quelques secondes ; une réaction lente, comme la rouille qui se forme sur un clou, prend des semaines ou des mois. On la mesure en suivant une grandeur au cours du temps : une masse qui diminue, un volume de gaz qui augmente, une couleur qui change.
Quatre facteurs
Pour que des substances réagissent, leurs particules doivent se heurter. Plus il y a de chocs efficaces par seconde, plus la réaction est rapide. Concentration plus élevée : plus de particules par volume, donc plus de chocs. Température plus haute : particules plus rapides, donc chocs plus fréquents et plus forts. État de division plus fin (poudre plutôt qu'un bloc) : plus de surface exposée. Un catalyseur est une substance qui accélère la réaction sans être consommée.
Lire un tableau de volumes de gaz
Un comprimé effervescent libère du gaz dans une éprouvette renversée : 0 s, 0 mL ; 30 s, 24 mL ; 60 s, 40 mL ; 90 s, 50 mL. Vitesse moyenne = variation de volume ÷ temps. De 0 à 30 s : 24 ÷ 30 = 0,80 mL/s. De 30 à 60 s : 16 ÷ 30 ≈ 0,53 mL/s. De 60 à 90 s : 10 ÷ 30 ≈ 0,33 mL/s. La vitesse diminue à mesure que le réactif est consommé. Avec le comprimé écrasé, le même volume apparaîtrait plus tôt : état de division plus fin.
Plus rapide ne veut pas dire « plus de produit »
Beaucoup pensent que chauffer, ou ajouter un catalyseur, fait « rendre plus » la réaction. Non : le maximum de produit qu'on obtient dépend de la quantité de réactif. Les facteurs ne changent que la durée de la réaction. Le catalyseur n'est pas un réactif, il n'est pas consommé et ne change pas la quantité de produit ; il accélère seulement. Un comprimé entier et un comprimé écrasé libèrent le même volume final de gaz, mais l'écrasé le libère plus vite.
Du réfrigérateur au pot d'échappement
On garde les aliments au réfrigérateur pour ralentir les réactions qui les abîment : moins de chaleur, réactions plus lentes. La poussière de farine en suspension dans l'air peut s'enflammer violemment, car beaucoup de surface est exposée ; c'est pourquoi minoteries et silos à grains la contrôlent. Le pot catalytique d'une voiture utilise des catalyseurs pour accélérer la transformation de gaz polluants, comme le monoxyde de carbone, en gaz moins nocifs, sans se consommer.
Teste ce que tu as appris
Quelle mesure donne la vitesse d'une réaction ?
- a) La rapidité avec laquelle un réactif se consomme ou un produit apparaît, par exemple mL de gaz par seconde
- b) La quantité totale de produit à la fin
- c) La température au départ
Bonne réponse: a) La rapidité avec laquelle un réactif se consomme ou un produit apparaît, par exemple mL de gaz par seconde — Exact : la vitesse est la variation d'une grandeur divisée par le temps mis.
Une réaction libère du gaz : 0 s, 0 mL ; 20 s, 30 mL ; 40 s, 50 mL. Quelle est la vitesse moyenne entre 20 s et 40 s ?
- a) 1,25 mL/s
- b) 2,5 mL/s
- c) 1,0 mL/s
- d) 20 mL/s
Bonne réponse: c) 1,0 mL/s — Exact : (50 − 30) mL ÷ (40 − 20) s = 20 ÷ 20 = 1,0 mL/s. C'est moins que pendant les 20 premières s (1,5 mL/s).
Deux comprimés effervescents identiques réagissent dans la même quantité d'eau : l'un entier, l'autre écrasé. Qu'est-ce qui est vrai ?
- a) L'écrasé libère plus de gaz au total
- b) Les deux libèrent le même volume total de gaz, mais l'écrasé le libère plus vite
- c) L'entier est plus rapide, car il est compact
Bonne réponse: b) Les deux libèrent le même volume total de gaz, mais l'écrasé le libère plus vite — Exact : le réactif décide de la quantité ; l'état de division ne change que la vitesse.
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