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
La décomposition du peroxyde d'hydrogène catalysée par les ions iodure ne se fait pas en un seul choc : elle passe par l'ion hypoiodite IO⁻, formé à la première étape puis consommé à la seconde. De même, la combustion du méthane passe par de nombreuses étapes 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 intermédiaire. La molécularité (pour aller plus loin, notion hors programme de terminale) est le nombre d'entités (molécules, ions, atomes) qui participent à cet acte élémentaire : un acte unimoléculaire en met en jeu une, un acte bimoléculaire deux, un acte trimoléculaire trois.
Exemple
Quand une molécule d'ozone O₃ se casse spontanément en O₂ + O, c'est un acte élémentaire unimoléculaire. 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 d'entités réactives qui y participent.
Étape cinétiquement déterminante
(Pour aller plus loin, notion hors programme de terminale.) 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
Dans un acte élémentaire, on représente le mouvement d'un doublet d'électrons par une flèche courbe, qui part d'un site donneur (doublet non liant ou liaison, souvent sur un atome riche en électrons) et pointe vers un site accepteur (atome pauvre en électrons). Par exemple, lors de l'addition d'un ion hydroxyde HO⁻ sur l'atome de carbone d'un groupe C=O, la flèche part d'un doublet non liant de l'oxygène de HO⁻ et pointe vers le carbone.
À retenir : La modélisation microscopique décrit une transformation par une suite d'actes élémentaires ; le formalisme des flèches courbes indique quelles liaisons se forment ou se rompent. Un catalyseur modifie le mécanisme (il est consommé puis régénéré).
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 d'entités qui y réagissent (notion hors programme)
- 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 2 NO + O₂ → 2 NO₂ : Étape 1 (rapide) : 2 NO → N₂O₂ Étape 2 (lente) : N₂O₂ + O₂ → 2 NO₂ 1) Identifie l'étape qui impose sa vitesse à la transformation. 2) Y a-t-il des intermédiaires réactionnels ? Si oui, lesquels ? 3) Vérifie que le mécanisme redonne bien l'équation de la réaction.
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
La décomposition du peroxyde d'hydrogène catalysée par les ions iodure se fait en deux étapes : Étape 1 (lente) : H₂O₂ + I⁻ → IO⁻ + H₂O Étape 2 (rapide) : H₂O₂ + IO⁻ → I⁻ + H₂O + O₂ 1) Identifie l'intermédiaire réactionnel et le catalyseur. 2) Quelle étape impose sa vitesse à la transformation ? 3) Écris l'équation de la réaction.
Corrige cet exercice avec le tuteur →