Étapes d’une transformation chimique : modèle microscopique

De l’acte élémentaire au mécanisme réactionnel

Acte élémentaire

• Un acte élémentaire est une réaction qui s’effectue, au niveau microscopique, en une seule étape.
• Cependant, beaucoup de réactions chimiques s’effectuent, au niveau microscopique, en plusieurs étapes ou actes élémentaires.

Mécanisme réactionnel et formalisme de la flèche courbe

• Le mécanisme réactionnel est la succession de tous les actes élémentaires qui rendent compte du déroulement de la réaction.
• Au cours de chaque étape du mécanisme réactionnel, les mouvements de doublets d’électrons sont schématisés par des flèches courbes.
• Lors de la formation d’une liaison covalente, la flèche courbe part toujours d’un site donneur de doublet d’électrons pour aller vers un site accepteur de doublet d’électrons.
• Lors de la rupture d’une liaison covalente, la flèche courbe part de la liaison qui se rompt pour aller en général vers l’atome le plus électronégatif de celle-ci.

Intermédiaire réactionnel

• Un intermédiaire réactionnel est une espèce chimique présente dans le milieu réactionnel pendant le déroulement de la réaction, ne figurant pas dans l’équation-bilan de la réaction.
• Il n’est ni un réactif, ni un produit.
• Il est formé au cours d’un acte élémentaire, puis consommé au cours d’un autre acte élémentaire.

Identification et effet du catalyseur

• Un catalyseur est une espèce chimique qui accélère une réaction chimique, mais qui n’apparaît pas dans l’équation-bilan de la réaction.
• Un catalyseur ne modifie ni le sens d’évolution, ni la composition finale d’un système.

Identification du catalyseur dans un mécanisme réactionnel

• Le catalyseur réagit généralement en début de mécanisme avec au moins un des réactifs, puis il est régénéré en fin de mécanisme.
• La présence d’un catalyseur est souvent indiquée en écrivant sa formule au-dessus de la flèche de l’équation-bilan d’une réaction.

Modification du mécanisme par ajout d’un catalyseur

• Le catalyseur modifie le mécanisme réactionnel de manière à abaisser l’énergie d’activation globale de la réaction.
• La présence du catalyseur peut modifier le mécanisme réactionnel en augmentant le nombre d’actes élémentaires.

Interprétation microscopique de l’influence des facteurs cinétiques

Mouvement brownien et agitation thermique

• Le mouvement brownien est le mouvement désordonné et incessant de petites particules en suspension dans un liquide ou un gaz.
• Les chocs entre la particule « brownienne » et les molécules du milieu sont à l’origine du mouvement brownien.
• La vitesse d’agitation de ces entités chimiques dépend de la température du milieu : on parle d’agitation thermique.

Chocs efficaces

• Pour qu’une transformation chimique se produise, il faut que les réactifs subissent des chocs efficaces.
• Dans le cas d’un acte élémentaire bimoléculaire, les réactifs doivent avoir suffisamment d’énergie pour franchir la barrière d’énergie conduisant aux produits, et doivent être correctement orientés l’un par rapport à l’autre pour que la réaction puisse avoir lieu.

Interprétation microscopique de l’influence des facteurs cinétiques

• Plus la température du milieu réactionnel est élevée, plus la transformation chimique est rapide.
• Plus la concentration des réactifs est élevée, plus la transformation chimique est rapide.