Cinq facteurs qui affectent les taux de réaction

La vitesse d'une réaction est une considération très importante en chimie, en particulier lorsque les réactions ont une importance industrielle. Une réaction qui semble utile mais qui se déroule trop lentement ne sera pas utile en termes de fabrication d'un produit. La conversion du diamant en graphite, par exemple, est favorisée par la thermodynamique mais se déroule heureusement de manière presque imperceptible. A l'inverse, des réactions trop rapides peuvent parfois devenir dangereuses. La vitesse de réaction est contrôlée par de multiples facteurs, qui peuvent tous varier dans des conditions contrôlées.

Dans presque tous les cas, l'augmentation de la température des produits chimiques augmente la vitesse de leur réaction. Cette réaction est due à un facteur appelé "énergie d'activation." L'énergie d'activation d'une réaction est l'énergie minimale dont deux molécules ont besoin pour entrer en collision avec suffisamment de force pour réagir. À mesure que la température augmente, les molécules se déplacent plus vigoureusement et un plus grand nombre d'entre elles ont l'énergie d'activation requise, augmentant la vitesse de la réaction. Une règle empirique très approximative est que la vitesse d'une réaction double pour chaque augmentation de température de 10 degrés Celsius.

Lorsque les réactifs chimiques sont dans le même état - tous deux dissous dans un liquide, par exemple - la concentration des réactifs affecte généralement la vitesse de réaction. L'augmentation de la concentration d'un ou plusieurs réactifs augmentera normalement la vitesse de réaction dans une certaine mesure, car il y aura plus de molécules à réagir par unité de temps. Le degré d'accélération de la réaction dépend de "l'ordre" particulier de la réaction. Dans les réactions en phase gazeuse, l'augmentation de la pression augmentera souvent la vitesse de réaction d'une manière similaire.

Le milieu particulier utilisé pour contenir la réaction peut parfois avoir un effet sur la vitesse de réaction. De nombreuses réactions ont lieu dans un solvant quelconque, et le solvant peut augmenter ou diminuer la vitesse de réaction, en fonction de la façon dont la réaction se produit. Vous pouvez accélérer les réactions qui impliquent une espèce intermédiaire chargée, par exemple, en utilisant un solvant polaire tel que l'eau, qui stabilise cette espèce et favorise sa formation et réaction.

Les catalyseurs agissent pour augmenter la vitesse d'une réaction. Un catalyseur fonctionne en changeant le mécanisme physique normal de la réaction en un nouveau processus, qui nécessite moins d'énergie d'activation. Cela signifie qu'à n'importe quelle température donnée, plus de molécules posséderont cette énergie d'activation plus faible et réagiront. Les catalyseurs accomplissent cela de diverses manières, bien qu'un processus soit pour le catalyseur d'agir comme un surface où les espèces chimiques sont absorbées et maintenues dans une position favorable pour une réaction ultérieure.

Pour les réactions qui impliquent un ou plusieurs réactifs solides en masse, la surface exposée de cette phase solide peut affecter la vitesse. L'effet normalement observé est que plus la surface exposée est grande, plus la vitesse est rapide. Cela se produit parce qu'une phase en vrac n'a pas de concentration en tant que telle et ne peut donc réagir qu'à la surface exposée. Un exemple serait la rouille ou l'oxydation d'une barre de fer, qui se déroulera plus rapidement si une plus grande surface de la barre est exposée.