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Concept
Loi d'Arrhenius
Résumé
vignette|Constante de vitesse en fonction de la température.
En cinétique chimique, la loi d'Arrhenius établit la dépendance de la vitesse d'une réaction chimique à la température. Cette loi est énoncée par Svante A. Arrhenius en 1889 dans son article intitulé . Cependant, elle n'est universellement acceptée par ses contemporains que vers 1910. La loi d'Arrhenius est vérifiée expérimentalement par un grand nombre de réactions chimiques ; toutefois, toutes les réactions ne suivent pas cette loi, comme les réactions enzymatiques.
La loi d'Arrhenius est une loi empirique. Elle a pris par la suite une grande importance théorique car compatible avec la théorie des collisions et celle du complexe activé d'Eyring et Polanyi en 1935. Cette approche théorique permet d'obtenir l'équation d'Eyring, qui présente des similitudes avec la loi d'Arrhenius.
Loi d'Arrhenius :
avec :
coefficient de vitesse (ou constante de vitesse), positive ;
température en K (kelvin) ;
dérivée du logarithme népérien du coefficient de vitesse par rapport à la température ;
constante universelle des gaz parfaits (en joule par mole et par kelvin) ;
énergie d'activation d'Arrhenius donnée en J·mol (en joule par mole).
En supposant que ne dépende pas de la température, ce qui est une hypothèse raisonnable uniquement sur un intervalle de température limité, la loi d'Arrhenius s'intègre en :
Loi d'Arrhenius :
où est le facteur pré-exponentiel (appelé aussi facteur de fréquence) tenant compte de la fréquence des collisions et des effets stériques.
En première approximation le facteur pré-exponentiel ne dépend pas de la température. Des mesures plus précises effectuées sur une large plage de température montrent que fait intervenir un facteur en ou selon les cas. a la même unité que le coefficient de vitesse .
La forme de la loi d'Arrhenius montre que la valeur de l'énergie d'activation a l'importance prépondérante sur la variation de la vitesse des réactions en fonction de la température : la vitesse de réaction est d'autant plus sensible à la température que l'énergie d'activation est plus grande.
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