Vitesse de réaction
Physique-Chimie Terminale
Définition
La vitesse volumique de réaction caractérise la rapidité d'évolution d'une transformation chimique. On la définit souvent à partir de la vitesse de disparition d'un réactif ou d'apparition d'un produit : c'est la variation de concentration d'une espèce par unité de temps. Elle s'exprime en mol·L⁻¹·s⁻¹ et décroît généralement au cours du temps.
Formule
$$v = \dfrac{1}{V}\dfrac{\mathrm{d}x}{\mathrm{d}t} \qquad\text{ou, pour un produit P : }\qquad v = \dfrac{\mathrm{d}[\text{P}]}{\mathrm{d}t}\ \ (\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1})$$
Exemple corrigé
Énoncé
Au cours d'une réaction, la concentration d'un produit P passe de $0{,}10$ mol·L⁻¹ à $0{,}40$ mol·L⁻¹ entre les instants $t_1 = 0$ s et $t_2 = 60$ s. Estimer la vitesse moyenne d'apparition de P sur cet intervalle.
Solution
La vitesse moyenne d'apparition de P est le taux de variation de sa concentration :
$$v_{\text{moy}} = \frac{\Delta[\text{P}]}{\Delta t} = \frac{[\text{P}]_2 - [\text{P}]_1}{t_2 - t_1}$$
Application numérique :
$$v_{\text{moy}} = \frac{0{,}40 - 0{,}10}{60 - 0} = \frac{0{,}30}{60} = 5{,}0 \times 10^{-3}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$$
$$\boxed{v_{\text{moy}} = 5{,}0 \times 10^{-3}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}}$$
Erreurs classiques
- Oublier que la vitesse n'est pas constante : elle diminue au cours du temps (la vitesse instantanée se lit par la pente de la tangente).
- Pour la disparition d'un réactif, oublier le signe « moins » qui rend la vitesse positive : $v = -\tfrac{\mathrm{d}[\text{R}]}{\mathrm{d}t}$.
Pour aller plus loin : le chapitre « Cinétique chimique et suivi temporel » (cours et exercices corrigés).