CINÉTIQUE FORMELLE DES RÉACTIONS COMPOSÉES
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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTÈRE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR
ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE DJILLALI LIABES DE SIDI BEL ABBES
FACULTE DE TECHNOLOGIE
DÉPARTEMENT ENSEIGNEMENT DE BASE EN SCIENCE ET TECHNOLOGIE.E.B.S.T
Polycopie de cinétique chimique
Pour 2em Année génie des procédés
Dr OUAZANI FOUZIA
-2019-Avant propos
Le présent polycopié comporte les éléments essentiels et de base en cinétique chimique accessible. Ce document est destiné aux étudiants du cycle de formation des licences en chimie option génie de procédés. document est de présenter les bases fondamentales de la cinétique chimique et de formalis vitesses de réaction: produit - Savoir exprimer et intégrer la loi de vitesse correspondante pour des ordres simples. Temps de demi-réaction Les calculs sont développés en détail et agrémentés par des exercicesSommaire
Chapitre I: Généralités et définitionsI.1 Introduction
I.1.1 Définition de temps
I.2 Définition des vitesses
I.2.1 Vitesse
I.2.2.1 Vitesse de formation et de disparition
I.2.2.2 Vitesse moyenne
I.2.2.3 Vitesse instantanée
I.2.2.4 Vitesse globale
I.2.2.4 Vitesse globale
I.2.2.4.a Taux de conversion
I.2.2.4.b
I.2.2.5 vitesse volumique
Exercices
Chapitre II: Lois simples des vitesses de réactions chimiquesII.1 Introduction
II.3 ordre et molécularité
II.4 Réaction élémentaire et réaction complexeII.4.1 Réaction élémentaire
II.4.2 Réaction complexe
II.5 Facteurs cinétiques
II.5.1 Influence de la concentration
II.5.2 Influence de la température
II.5.2.1 constante de vitesse K
II.5.2.2 interprétation des paramètres
Exercices
Chapitre III: Cinétique formelle des réactions irréversiblesIII.1 Introduction
7 7 7 7 7 8 8 9 9 11 11 12 12 15 15 15 17 18 18 18 19 19 19 19 2127
III.2 .1.1 Temps de demi-vie
III.2 .2.1 Temps de demi-vie
III.2 .3 Réa
III.2 .3.1 Temps de demi-vie
III.2 .4.1 Temps de demi-vie
III.4 .1 Méthode différentielle
III.4 .2 Méthode graphique
III.4 .3 Méthode de temps de demi-vie
III.4 .4 Méthode basé sur la vitesse initialeIII.4 .1 Méthode des pourcentages
Chapitre IV: Etude expérimentale des vitesses de réactionIV.1 Introduction
IV.2 Méthode chimique ex situ
IV.3 Méthode physique in situ
IV.3.1 Mesure de la pression
IV.IV.3.3 Mesure de la conductivité
IV.3.4 Mesure du pouvoir rotatoire
IV.3.5 Mesure de
IV.3.6 Mesure de la quantité de chaleur
Exercices
Chap. V Cinétique formelle des réactions composéesV.1 Introduction
V.2 Vitesse des réactions réversibles
V.2.1 Vitesse des réactions réversibles mono moléculaire V.2.2 Vitesse des réactions réversibles bi moléculaire 2727
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46
V.3 Vitesse des réactions parallèles
eV.4 Vitesse des réactions consécutives
V.5 Calcul du temps maximal
V.5.1 calcul de la concentration maximale de B
4646
47
48
51
51
Chapitre I Généralités et Définitions
6CHAPITRE I
GENERALITES ET DEFINITIONS
Chapitre I Généralités et Définitions
7I.1 Introduction
certaines réactions chimiques rapides par exemple réactions de dosage . Toutes les réactions chimiques sont influencées par certains facteurs cinétiques :la température : plus la température du milieu réactionnel est élevée plus la réaction
va vite ; la concentration des réactifs : plus les réactifs sont concentrés dans le milieu plus la réaction va vite.Et il existe
La cinétique chimique étude de
réactions. approfondir dans les définitions de vitesse, il est préférable de passer par certaines notions de temps.I.1.1 Définitions de temps :
Temps zéro, t0 (temps initial)le temps de
Temps de demi-réaction, t1/2 : C temps nécessaire pour que la moitié de la quantité initiale mis en évidence sera transformée (disparue).Temps infini, t : En générale la détermination de ce temps est théorique, il est déterminé
lorsque la totalité des réactifs auront été transformés (99.9%) en produits et on dit que la
réaction a attene peut prétendre être capable de suivre la réaction après cette periode.I.2 Définitions des vitesses :
I.2.1 Vitesse : En générale est la
1.2.2 Vr: est exprimée par le rapport entre la variation de la
concentration et le temps.Soit la réaction chimique suivante :
a A+ b B c C+ d D Où A et B sont les réactifs et C et D sont les produits.Chapitre I Généralités et Définitions
8Avec At2 et At1 2 et t1 respectivement.
I.2.2.1 Vitesses de formation et de disparition
Reprenant la notation précédente :
a A+ b B c C+ d D La présentation graphique de la variation des concentrations du réactif A celle du produit C durant la réaction chimique est comme suit : Fig 1 : variation de la concentration du réactif A et du produit C en fonction du temps- La courbe verte elle représente la variation de concentration du produit C, où la
première observation indique à cause de la formation du produit C la vitesse de formation du produit C- La courbe rouge elle représente la variation de concentration du réactif A où la
variation indique une diminution en fonction du temps à cause de la disparition du réactif A la vitesse de disparition du réactif A.Cela conduit à :
VfC : vitesse de formation du produit C
VdA : vitesse de disparition du réactif A
On peut a
Chapitre I Généralités et Définitions
9I.2.2.2 Vitesse moyenne :
La vitesse moyenne est une vitesse trouvée pour un intervalle du temps bien déterminé, une vitesse Selon la Fig.2, et avec les concentrations du réactif At1 et At2 t1 et t2 on peut déterminer la vitesse de disparition moyenne du réactif A par la relation: Fig.2 Variation de la quantité du réactif A en fonction du tempsI.2.2.3 Vitesse instantanée :
La vitesse de la réaction à un moment précis) de la réaction est la vitesse instantanéedurant la réaction. Elle est donnée par la relation mathématique suivante :En générale la détermination de cette vitesse se fait graphiquement, elle est égale à la
pente de la tangente à la courbe, au point qui correspond àChapitre I Généralités et Définitions
10 Fig.3 Nous traçons la tangente à é puis nous choisissons deux points A etFig.4 détermination de la pente de la tangente
Puisque la vitesse instantanée est égale la pente de la tangente, donc la pente de la tangente violette dans la Fig.5 elle représente la vitesse initiale.Chapitre I Généralités et Définitions
11 Fig.5I.2.2.4 Vitesse globale
globale (générale) de réaction est la variation de la concentration ée divisée par son coefficient équation chimiqueéquilibrée.
Considérons la forme générale de toute réaction chimique: a A+ b B c C+ d Déaction est définie par :
Exemple
Donc on peut définir la vitesse générale de cette réaction par a. Taux de conversion : Pour une réaction chimique donnée le taux de conversion représente la fractiond'un réactif qui réagit. Mathématiquement, le taux de conversion X pour un réactif i s'exprime
pour un système fermé selon la formule suivante :Où n est la quantité de matière (moles). Les indices o et t représentent respectivement l'état
initial et un temps ultérieur donné.Chapitre I Généralités et Définitions
12 b. ȟ:Soit la réaction chimique suivante :
a A+ b B c C+ d D a A + b B c C + d D Etat initial nA(t=0) nB(t=0) nC(t=0) nD(t=0)Etat à
nA(t=0) a.ȟ nB(t=0) b.ȟ nC(t=0) c.ȟ nD(t=0) d.ȟ Au cours de cette transformation chimique, le nombre de moles des différents constituants ne peuvent varier indépendamment. Nécessairement, nous avons : L'avancement est noté par ȟ(psi) et est défini parAvec :
nt0 : est la quantité èce i ; nt: étant sa quantité dans l'état d'avancement considéré ȝ : la valeur algébrique du coefficient espèce i.Par définition, la vitesse
globale V ȟ , soit la réaction: a A+ b B c C+ d D ୢ୲ LI.2.2.5 Vitesse volumique :
Pour une réaction en phase homogène à volume constant V, en divisant la vitesse de la
réaction sur le volume de la phase, on obtient une nouvelle grandeur appelée vitesse globale volumique de réaction :Chapitre I Généralités et Définitions
13Exercices
Exercice1
Soit un réacteur fermé contenant initialement une mole de di-azote et une mole de dihydrogène . Dans ce réacteur peut se produire la réaction : A un instant donné, le contenu du réacteur est de : 0,8 mol de , 0,4 mol de et 0,4 mol de . Quels sont à cet instant les valeurs de l'avancement de réaction , du taux d'avancement de réaction et des taux de conversion par rapport à etExercice 2
On ´éattaque du fer méacide chlorhydrique. Cette réaction, lente et totale, a pour équation-bilan : Dans le tube `a essais, on a introduit 0, 10 g de poudre de fer et 5, 0 mL de concentration 1, 0 mol.L1avancement afin de déterminer le réactif´etat final du système.
Chapitre II lois simples des réactions chimiques 14Chapitre 2
Lois simples des vitesses de réactions chimiques Chapitre II lois simples des réactions chimiques 15II.1 Introduction :
Dans le chapitre précédent, un modèle mathématique permettant de prévoir de façon plus ou
une réaction chimiquefacteurs qui peuvent influer directement sur une cinétique réactionnelle. Nous rappellerons, à
ce titre, que les trois principaux facteurs cinétiques sont : - les concentrations initiales des réactifs ; - La température ; conditions expérimentales optimales dans lesquelles doit se faire la réaction. II.2 Loi de vitesse et constante de vitesse pour une réaction chimique :Des essais expérimentaux réalisés ont prouvé qu'il existe une relation proportionnelle entre la
vitesse et la concentration des réactifs certaine puissance :K : est appelée constante de vitesse.
Į : est par rapport à A
ȕ : est par rapport à B
La somme des ordres partielĮȕĮȕ
Les ordres partiels de réaction ne sont pas nécessairement les coefficient est généralement une valeur entier positif (0, ), ouquotesdbs_dbs35.pdfusesText_40[PDF] ebenfalls place du verbe
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