CHIMIE

CH 3
(1)
+ HNO 3
(2)
CH 3
CH 3
NO 2
NO 2
+ H 2 O
Doc. 1 Nitration du toluène.
L’acide nitrique concentré réagit
sur le toluène selon deux réactions
jumelles (1) et (2).
(1)
(2)
O O
Doc. 2 À température élevée et en
phase gazeuse, le buta-1,3-diène
se dimérise suivant la réaction (1).
En présence d’acroléïne (prop-2énal),
il réagit également selon une
réaction concurrente (2). Ces réactions
dites réactions de Diels-Alder
seront étudiées en deuxième année
en PC ou PC*.
(*) Les indices 1 ou 2 indiquent la
participation des réactions (1) ou (2) à
la variation de la concentration de A.
1 Généralités
Les réactions appelées complexes résultent de l’intervention de plusieurs
réactions simples. Présentons les principaux cas :
COURS
• Réactions intervenant simultanément
Cette situation se présente lors des réactions opposées ou des réactions parallèles.
• Réactions intervenant successivement
L’intégration des équations différentielles correspondantes n’est facile que dans
quelques cas que nous allons présenter, mais il arrive fréquemment qu’elle soit
fastidieuse, voire impossible. On a alors recours à des logiciels capables de
tracer les courbes donnant les concentrations des différentes espèces en fonction
du temps. Il est également possible de proposer des méthodes approchées
de résolution dont nous présenterons quelques exemples.
L’interprétation des phénomènes à partir des courbes sera également utilisée.
2 Réactions parallèles
2.1 Réactions jumelles et réactions concurrentes
Des réactions sont dites parallèles si un de leurs réactifs est commun
: elles peuvent alors se dérouler parallèlement dans le mélange
réactionnel.
On distingue parfois les réactions jumelles et les réactions concurrentes. Des
réactions ayant les mêmes réactifs sont qualifiées de réactions jumelles (doc. 1).
Des réactions ayant un réactif commun sont qualifiées de réactions concurrentes
(doc. 2 ).
Le cas des réactions concurrentes conduisant généralement à des calculs complexes,
nous ne considérerons que le cas de deux réactions jumelles d’ordre 1,
puis nous essaierons de dégager quelques caractéristiques des réactions jumelles,
quel que soit leur ordre.
2.2 Réactions jumelles
Nous allons considérer le cas de deux réactions totales, toutes deux d’ordre 1,
se déroulant dans un système homogène :
k1 k2 A c B Ac
C
Ces deux réactions ayant les mêmes réactifs sont qualifiées de réactions jumelles.
Nous supposerons qu’à l’instant origine, la concentration en A est a, les concentrations
en B et C étant nulles.
2.2.1. Mise en équation
Cinétique des réactions complexes
■ Traduisons d’abord les hypothèses de l’énoncé sur l’ordre des réactions : par
définition de l’ordre d’une réaction, la vitesse volumique de la réaction (1) est :
v1 = k1 . [A]=– d[A]
=+
dt 1
d[B]
dt 1
(*)
4
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