Mécanismes réactionnels en Terminale
Cours complet, points clés à retenir et exercices d'entraînement de mécanismes réactionnels pour les élèves de Terminale. Conforme au programme officiel.
Réviser notion par notion
Ce que tu vas réviser
- Mécanisme réactionnel et intermédiaires réactionnels
- Étape cinétiquement déterminante
- Modélisation microscopique d'une transformation
- Acte élémentaire et molécularité
Mécanisme réactionnel et intermédiaires
Un mécanisme réactionnel est la succession d'étapes élémentaires qui explique comment une réaction chimique se déroule réellement au niveau microscopique. Les intermédiaires réactionnels sont des espèces chimiques produites puis consommées au cours du mécanisme, donc absentes du bilan final.
Exemple
Quand tu fais cuire un œuf, la protéine se dénature en plusieurs étapes microscopiques successives, pas d'un coup. De même, la combustion du bois passe par plusieurs réactions intermédiaires avant de produire CO2 et H2O.
À retenir : Un intermédiaire réactionnel apparaît dans une étape mais disparaît dans une autre : il ne figure jamais dans l'équation bilan.
Acte élémentaire et molécularité
Un acte élémentaire est une réaction simple qui se produit en une seule étape, sans intermédiaires. La molécularité est le nombre de molécules qui participent à cet acte élémentaire (1 = unimolécularité, 2 = bimolécularité, 3 = trimolécularité).
Exemple
Quand une molécule d'ozone O3 se casse spontanément en O2 + O, c'est un acte élémentaire unimolécularité. Quand deux molécules de gaz se heurtent et réagissent, c'est un acte élémentaire bimoléculaire.
À retenir : La molécularité d'un acte élémentaire se déduit directement du nombre de réactifs qui y participent.
Étape cinétiquement déterminante
L'étape cinétiquement déterminante (ou étape lente) est l'étape du mécanisme qui est la plus lente. C'est elle qui contrôle la vitesse globale de la réaction, car les autres étapes doivent l'attendre pour continuer.
Exemple
Sur une chaîne de montage automobile, si une étape prend 10 minutes et les autres 2 minutes, c'est l'étape de 10 minutes qui détermine le rythme de production global. Pareil pour une réaction chimique : l'étape lente impose son rythme.
À retenir : La vitesse globale de la réaction est déterminée par l'étape lente, pas par les étapes rapides.
Modélisation microscopique d'une transformation
C'est décrire une réaction chimique en expliquant ce qui se passe vraiment à l'échelle des atomes et molécules : quels chocs se produisent, dans quel ordre, quelles liaisons se cassent et se forment, comment les intermédiaires se créent et disparaissent.
Exemple
Au lieu de juste écrire 2H2 + O2 → 2H2O, la modélisation microscopique explique comment les molécules H2 et O2 se heurtent, comment les liaisons se réarrangent étape par étape pour former H2O.
À retenir : La modélisation microscopique transforme une équation bilan en un scénario détaillé de ce qui se passe réellement au niveau des molécules.
Les points clés
- Un mécanisme réactionnel est composé de plusieurs actes élémentaires successifs qui expliquent la réaction globale
- Les intermédiaires réactionnels sont produits puis consommés : ils n'apparaissent pas dans l'équation bilan
- L'étape cinétiquement déterminante (étape lente) impose la vitesse globale de la réaction
- La molécularité d'un acte élémentaire = nombre de molécules qui y réagissent
- La somme de tous les actes élémentaires doit donner l'équation bilan globale
L'essentiel
Un mécanisme réactionnel explique comment une réaction se déroule vraiment en détaillant les étapes microscopiques, et c'est l'étape lente qui contrôle la vitesse globale.
Exercices d'entraînement
Entraîne-toi sur ces exercices, puis fais-toi corriger pas à pas par le tuteur.
Exercice 1
On propose le mécanisme suivant pour la réaction 2NO + O2 → 2NO2 : Étape 1 (lente) : 2NO + O2 → 2NO2 Étape 2 (rapide) : 2NO2 → N2O4 1) Identifiez l'étape cinétiquement déterminante. 2) Y a-t-il des intermédiaires réactionnels ? Si oui, lesquels ? 3) Écrivez l'équation bilan globale.
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
Considérez le mécanisme de décomposition du peroxyde d'hydrogène H2O2 catalysée par des ions Fe3+ : Étape 1 (rapide) : H2O2 + Fe3+ → Fe2+ + HO2+ + H+ Étape 2 (lente) : H2O2 + HO2+ → O2 + H2O + H+ Étape 3 (rapide) : Fe2+ + H+ → Fe3+ + 1/2 H2 1) Identifiez les intermédiaires réactionnels. 2) Quelle est l'étape cinétiquement déterminante ? 3) Écrivez l'équation bilan globale.
Corrige cet exercice avec le tuteur →