cinétiques

Les cinétiques chimiques étudient les vitesses des réactions et les facteurs qui les contrôlent. Elles examinent l’évolution des concentrations au cours du temps et relient les mécanismes réactionnels aux taux observés. Elles se distinguent des considérations thermodynamiques, qui portent sur l’équilibre et les énergies.

Les concepts clés incluent la vitesse de réaction, les lois de vitesse et l’ordre de réaction. Pour une réaction générale A + B → Produits, la vitesse peut s’écrire v = -d[A]/dt = k [A]^m [B]^n, où m et n sont les ordres partiels et k la constante de vitesse. La détermination expérimentale des ordres et de la constante se fait par des essais continus. La température influe fortement sur k selon la relation d’Arrhenius: k = A e^{-Ea/RT}. Les cinétiques explorent aussi le mécanisme par étapes élémentaires et les théories comme celle des états de transition.

Méthodes et modèles: on suit les concentrations en fonction du temps et on trace des graphiques pour extraire les paramètres. Les équations intégrées donnent les variations en fonction du temps pour différents ordres (premier ordre, second ordre, etc.). La demi-vie t1/2 peut être calculée directement pour certains cas simples.

Dans la biologie et la biocatalyse, on distingue la cinétique enzymatique. Le modèle de Michaelis-Menten décrit la vitesse v en fonction de [S]: v = (Vmax [S])/(Km + [S]), avec Km et Vmax comme paramètres. Des inhibiteurs et des conditions testent l’efficacité catalytique et la régulation.

Applications: optimisation de procédés industriels, conception de catalyseurs, réduction des polluants et développement de médicaments. Les cinétiques guident aussi l’évaluation de la sécurité, le vieillissement des matériaux et l’étude des réactions dans l’environnement.