Après avoir défini de deux manières la vitesse de la réaction, nous allons poursuivre le travail sur la cinétique chimique en nous intéressant aux ordres de réaction. Lorsque nous considérons une réaction chimique, il va falloir, pour chaque réactif, déterminer son ordre partiel. De son côté, l'ordre de la réaction est définie comme la somme des ordres partiels. Nous allons ici nous intéresser à des réactions à réactif unique, où l'ordre partiel est égale à l'ordre total de la réaction.
Trois cas de figure s'offrent alors à nous : ordre 0, ordre 1 et ordre 2. En connaissant la loi cinétique suivie, nous pouvons notamment déterminer facilement l'expression de la vitesse de la réaction. Ce cours introduit les notions nécessaires afin de pouvoir déterminer cet ordre, et les formules associées, incontournables de la cinétique.
Cette première méthode met en jeu une résolution d'équation différentielle. En passant par l'expression de la vitesse comme la dérivée de la concentration en fonction du temps, il va être possible d'isoler l'équation associée, et d'en déduire les deux signatures de chaque ordre : les expressions de la concentration à un instant t et du temps de demi - réaction. Étape par étape, nous allons démontrer chaque formule afin de manipuler une nouvelle fois les intégrales et être à l'aise avec cet outils mathématique. Après avoir tracé la courbe propre à chaque ordre, il en découle une allure caractéristique. Ainsi il ne reste qu'à effectuer un tracé de droite à l'aide des résultats expérimentaux tirés de l'exercice, et de la comparer à celle associée à chaque ordre pour vérifier la loi cinétique.
Plus laborieuse d'un point de vue pratique, cette méthode nécessite une série d'expériences relevant à chaque fois les valeurs de concentrations initiales en réactif et la vitesse initiale de réaction. Grâce à ces mesures, nous pouvons déduire l'ordre initial, ainsi que la constante de vitesse à l'aide des mêmes expressions déterminées précédemment.
Toujours dans la même logique, une série d'expériences va nous permettre d'étudier l'influence de la concentration initiale sur le temps de demi - réaction. Ainsi, nous allons pouvoir déterminer quelle formule est compatible avec nos données et conclure l'ordre de la réaction.
Les QCM d'applications ont pour objectif de vous entrainer à un repérage rapide de l'ordre mis en jeu et une application des formules, tout cela de manière très systématique. Chacune des méthodes présentées vient venir compléter la précédente, et ce sera à vous de décider laquelle choisir en fonction de l'éno
Finalement, le socle de la détermination des ordres de réaction réside dans les expressions déduites de la méthode des intégrales. Grâce à cette dernière, nous pouvons construire un tableau complet qui, pour chaque ordre, présente la vitesse, le temps de demi - réaction, les unités utilisées et d'autres éléments essentiels à la résolution des exercices. Il ne va pas être ici question de démontrer à chaque fois les formules, mais plutôt de savoir les utiliser à bon escient et être capable d'éliminer des items d'emblée erronés.