Chimie
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Réactions d'ordre 0
Loi de vitesse

Les réactions d'ordre 0 sont des réactions dont la vitesse ne dépend pas de la concentration des réactifs, la vitesse est donc constante.

Evidemment, cette vitesse ne peut se maintenir constante que tant qu'il reste du réactif.

Expression de la vitesse qui s'intègre en

étant la concentration initiale du réactif et sa concentration au temps .

Si vous désirez consulter des détails concernant l'intégration, cliquez ici.

Temps de demi-vie

Le temps de demi-vie ou période est égal à :

Elle est donc proportionnelle à la concentration initiale.

Si vous désirez consulter un rappel concernant la période, cliquez ici.

Vérification de l'ordre

La loi de vitesse intégrée ( ) montre qu'en portant sur un graphique la concentration en fonction du temps, on doit obtenir une droite de pente .

On peut aussi, pour chaque mesure expérimentale, calculer les valeurs du coefficient de vitesse suivant la loi d'ordre 0 :

et s'assurer que ces valeurs sont sensiblement constantes.

Exemple

On a relevé les valeurs suivantes :

t (s)

0

30

60

120

180

C (mol.L-1)

0.120

0.109

0.096

0.072

0.048

En portant sur un graphique on obtient :

Les points apparaissent bien comme alignés.

On peut donc conclure que la réaction obéït à une loi d'ordre 0.

On peut aussi calculer les valeurs du coefficient de vitesse. On trouve :

t (s)

0

30

60

120

180

C (mol.L-1)

0,120

0,109

0,096

0,073

0,049

k 104

3,67

4,00

3,92

3,94

Cliquez ici si vous voulez des détails sur le calcul de . On note une différence entre la plus forte valeur et la plus grande de 0,33x10-4 soit environ 8 % ce qui peut sembler un écart important. Cependant, on doit tenir compte de l'incertitude sur les mesures.

Cliquez ici si vous voulez des détails sur le calcul d'incertitude. Si on considère que les concentrations sont connues avec 3 chiffres significatifs et les mesures de temps à 1 s près, un calcul d'incertitude montre que pour le temps la précision sur n'est que de 20 %. L'écart maximum observé (8 %) est donc bien dans l'incertitude.

Nota : pour le temps , l'incertitude sur tombe à 3 %.

Remarque

Les réactions d'ordre zéro sont rares. Il ne peut pas s'agir d'une réaction élémentaire, on est donc dans le cas d'une dégénérescence d'ordre. Il s'agit toujours de réactions hétérogènes dont la vitesse est limitée par la surface de contact entre phases.

La décomposition du pentoxyde de diazote solide en et est limitée par la sublimation du solide, celle-ci ne dépend pas de la concentration. La réaction est donc d'ordre 0 ; alors que si on opère directement en phase gazeuse elle est d'ordre 1.

La décomposition de (phosphine) au contact d'un filament de tungstène chauffé se fait à vitesse constante. Cette vitesse dépend de la surface active du filament de tungstène. La réaction subit une catalyse hétérogène qui fixe la vitesse, donc impose un ordre égal à zéro.

Légende :
Apprendre
S'évaluer
S'exercer
Observer
Simuler
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