💥 La vitesse d'une réaction : chocs et température
Les molécules, c'est comme des autos-tamponneuses : elles se cognent sans arrêt, mais la plupart des chocs ne donnent rien. Pour qu'un choc A–B fabrique une molécule C, il faut qu'il soit assez violent. Chauffe, serre les rangs ou appelle un catalyseur à la rescousse… et chronomètre le résultat !
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Les particules bougent d'autant plus vite que la température est élevée : il y a plus de chocs, et surtout des chocs plus énergiques.
- Seuls les chocs dont l'énergie dépasse l'énergie d'activation Ea sont efficaces : sur le graphique du bas, c'est la partie verte, à droite de Ea. Le pourcentage mesuré dans le réacteur suit la théorie.
- La concentration de A diminue de moins en moins vite : moins il reste de réactifs, plus les rencontres A–B sont rares. La vitesse de réaction diminue au cours du temps.
- Le catalyseur ne change ni la température ni les quantités : il abaisse Ea, si bien qu'une plus grande part des chocs devient efficace.
Expériences à faire
- Note t1/2 à 300 K, puis à 350 K et à 400 K : la vitesse augmente-t-elle proportionnellement à la température ?
- Double la concentration initiale : le temps de demi-réaction est-il divisé par 2 ?
- Ajoute le catalyseur : de combien de fois la part des chocs efficaces augmente-t-elle ?
- Laisse la réaction aller à son terme : la concentration finale en C dépend-elle de la température ?
- Coche ✏️ Mes valeurs et double Ea (16 kJ/mol au lieu de 8) : à 300 K, de combien de fois la part des chocs efficaces diminue-t-elle ? Vérifie avec e−Ea/RT.
La chimie derrière l'animation
- Vitesse volumique de disparition d'un réactif : v = − d[A]/dt. Ici la loi de vitesse est d'ordre 2 : v = k × [A] × [B].
- Le temps de demi-réaction t1/2 est la durée au bout de laquelle l'avancement atteint la moitié de sa valeur finale. Pour cette loi d'ordre 2 avec [A]0 = [B]0 : t1/2 = 1 / (k × [A]0).
- Facteurs cinétiques : la température, la concentration des réactifs et la présence d'un catalyseur.
- Loi d'Arrhenius : k = A × e−Ea/RT. Dans ce modèle, la part des chocs efficaces vaut exactement e−Ea/RT (R = 8,314 J·mol−1·K−1).
- Modèle simplifié : particules en deux dimensions, énergies d'activation volontairement petites (8 et 5 kJ/mol par défaut, réglables avec ✏️ Mes valeurs, au lieu de 50 à 100 kJ/mol en vrai) pour que la réaction se fasse sous tes yeux, et temps exprimé dans l'échelle du modèle.
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