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Cinétique chimique
Résumé
La cinétique chimique est l'étude de la vitesse des réactions chimiques. Sur le plan disciplinaire, elle fait partie de la chimie physique.
Certaines réactions sont totales et très rapides, voire instantanées, comme les explosions. D'autres sont tellement lentes qu'elles durent plusieurs années (comme la formation de la rouille), voire plusieurs siècles (comme la formation du charbon ou du pétrole). Certaines sont même tellement lentes que les réactifs de départ sont considérés comme stables, par exemple la transformation du diamant en carbone graphite. On parle alors d'états « métastables ».
Connaître la vitesse des réactions chimiques et être capable de la calculer est de toute première importance dans toutes les applications de la chimie.
Quelques exemples :
la vitesse de combustion des mélanges utilisés dans les moteurs à explosion, les réacteurs d'avions, les moteurs fusées ;
la vitesse de prise des colles, des ciments, de polymérisation, de durcissement ;
la vitesse de dégradation des matériaux, d'oxydation des métaux ;
la vitesse des réactions chimiques mises en œuvre dans les usines de production de produits chimiques ;
les vitesses d'action, de dégradation et d'élimination des médicaments (pharmaco-cinétique) ;
les vitesses de formation, de transformation et d'élimination des polluants dans l'environnement ;
etc.
La maîtrise de la vitesse de réaction est fondamentale pour un bon usage des substances chimiques et éviter des catastrophes : emballement des réactions, explosions.
La cinétique chimique permet d'établir des lois de vitesse (voir plus loin) qui servent à valider ou infirmer des hypothèses sur les mécanismes réactionnels des réactions chimiques.
Considérons une réaction dont l'équation chimique s'écrit :
avec , et les coefficients stœchiométriques qui sont généralement des nombres entiers naturels.
Lorsque la réaction progresse, les réactifs disparaissent et les produits se forment en respectant la stœchiométrie de la réaction, c'est-à-dire les proportions indiquées par les coefficients de l'équation chimique.
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