Etablissement d'un mécanisme réactionnel
Rappelons que le mécanisme d'une réaction est constitué de l'ensemble des réactions élémentaires qui rendent compte convenablement du déroulement d'une réaction.
En particulier, un mécanisme doit traduire correctement la stœchiométrie de la réaction, tenir compte des éventuels intermédiaires de réaction qui auraient pu être mis en évidence et être compatible avec la loi de vitesse déterminée expérimentalement.
L'étude cinétique d'une réaction chimique apporte donc des éléments essentiels pour l'établissement des mécanismes réactionnels.
Il est très important de comprendre qu'un mécanisme n'est qu'une hypothèse qui doit tenir compte de l'ensemble des observations expérimentales disponibles.
En tant qu'hypothèse, un mécanisme est toujours susceptible d'être remis en cause et modifié en fonction d'observations nouvelles ou plus précises qui pourraient être faites.
La littérature chimique abonde d'exemples de réactions dont le mécanisme, considéré comme bien établi pendant de nombreuses années, a dû être révisé en fonction d'observations plus précises permises par l'évolution des techniques des méthodes d'analyses.
L'élaboration d'un mécanisme réactionnel est une tâche délicate qui demande au chercheur imagination et rigueur.
Il n'y a pas de méthode ou procédure à suivre à la lettre pour aboutir à une hypothèse de mécanisme.
On peut seulement indiquer ici quelques règles et principes utiles.
La première règle est absolue : le mécanisme proposé doit être conforme à l'ensemble des observations disponibles.
Les autres règles ou principes énoncés ci-dessous ne sont que des guides.
Principe d'économie.
On cherchera prioritairement le mécanisme le plus simple, c'est à dire celui qui comporte le moins d'étape élémentaires.
Principe de simplicité des processus élémentaires.
Autant que possible, on invoquera des étapes élémentaires les plus simples possibles. ¨ Principe du moindre changement de structure". Dans chaque étape, on considérera prioritairement des transformations qui impliquent un minimum de transformation dans les structures chimiques. Sauf dans des cas particuliers, il est difficile d'imaginer que plusieurs liaisons puissent se rompre simultanément, tandis que d'autres se formeraient.
Principe de réversibilité microscopique.
Au niveau microscopique, chaque étape élémentaire doit pouvoir se dérouler dans les deux sens.
Remarque :
Une fois l'hypothèse de mécanisme posé, on cherchera à en tirer toutes les conséquences, notamment cinétiques. On essaye ensuite d'imaginer des expériences complémentaires qui seraient susceptibles de montrer que le mécanisme proposé n'est pas le bon. On ne peut jamais prouver qu'un mécanisme est correct. On peut seulement prouver le contraire, donc rejeter un mécanisme qui ne serait pas conforme aux observations.
Dans ce sens, un mécanisme est toujours "en sursis " tant qu'il n'a pas été invalidé par une nouvelle expérience. C'est la nature même des théories ou des modèles scientifiques que d'être ainsi susceptibles d'être mis en échec par de nouvelles observations. Cependant, si une théorie rend compte convenablement d'un grand nombre d'observations, sa réfutation doit reposer sur des observations bien établies et reproduites par plusieurs laboratoires.