Contrôle cinétique et Contrôle Thermodynamique

[Audio] Le contrôle cinétique et le contrôle thermodynamique sont deux concepts importants en chimie. Dans cette première partie, nous allons examiner de près les notions fondamentales de thermodynamique et les profils énergétiques de réaction. Nous aborderons ensuite la compétition entre ces deux types de contrôle, à savoir le contrôle thermodynamique et le contrôle cinétique. Pour commencer, rappelons la définition de la thermodynamique. Dans une réaction totale, le réactif minoritaire, qui est le réactif limitant, est totalement consommé à la fin de la réaction et donne naissance aux produits. Dans une réaction équilibrée, le réactif minoritaire n'est pas entièrement consommé et un équilibre entre les réactifs et les produits est atteint. La constante d'équilibre, notée K, est le produit des activités des produits élevées à leurs coefficients stœchiométriques, divisé par le produit des activités des réactifs élevées à leurs coefficients stœchiométriques. La loi de Le Châtelier, quant à elle, décrit le déplacement de l'équilibre en réaction en réponse à une modification d'une des variables intensives du système. Cette modification tend à s'opposer à la perturbation. En ce qui concerne l'influence de la composition du système, nous étudierons l'exemple de la réaction entre un ester, de l'eau et un acide. En modifiant artificiellement la présence des produits ou des réactifs, nous pouvons observer l'impact sur le contrôle thermodynamique de cette réaction. Enfin, nous étudierons le profil énergétique de la réaction, qui représente l'évolution de l'énergie au cours de celle-ci, ainsi que l'équation bilan et son importance en thermodynamique. Dans ce cours, nous aborderons les différents éléments à prendre en compte pour comprendre le fonctionnement et l'équilibre d'un système chimique..

[Audio] La décomposition d'une réaction chimique peut être décrite comme une succession d'actes élémentaires se produisant à l'échelle microscopique. Ces actes mettent en évidence des intermédiaires réactionnels, des espèces très réactives qui ne sont pas présentes dans l'équation finale. Il y a un seul acte élémentaire entre l'état initial et l'état final, noté EI et EF, avec un état de transition instable ET qui n'est pas détectable. L'énergie d'activation, notée Ea, définit la quantité d'énergie nécessaire pour que la réaction puisse se produire. Le système énergétique peut être décrit avec les coordonnées de réactions, notées CR, et en prenant en compte différents paramètres tels que la longueur de liaison, la distance entre les centres actifs et les angles de liaison. Parfois, dans certaines réactions complexes, il peut y avoir deux actes élémentaires, avec un intermédiaire réactionnel IR et un état de transition IR vers le produit final. L'IR peut être détectable et isolable. La valeur maximale d'énergie, ET0, représente un pic d'énergie tandis que l'IR correspond à un minimum relatif d'énergie..

[Audio] Dans cette troisième diapositive, le concept important de l'étape cinétiquement limitante en chimie sera abordé. Cette étape joue un rôle déterminant dans la vitesse de réaction, car elle a une énergie d'activation élevée. Pour accélérer la réaction, il est nécessaire de travailler dans des conditions favorables pour cette étape lente, telles que l'utilisation d'un catalyseur. Cependant, il est à noter que le catalyseur n'affecte pas le bilan de réaction, mais ne fait que stimuler la vitesse de réaction. Enfin, la diapositive présente également la compétition entre le contrôle thermodynamique et cinétique avec les réactions B et C..

[Audio] Le contrôle thermodynamique et le contrôle cinétique sont deux approches différentes pour parvenir à un produit dominant dans une réaction chimique. En utilisant le contrôle thermodynamique, le produit le plus stable sera privilégié à l'équilibre, c'est-à-dire après un temps infini. En revanche, le contrôle cinétique favorise le produit qui se forme le plus rapidement à un instant donné. Pour mieux comprendre, lorsque |𝐄𝟏| > |𝐄𝟐|, le produit B est privilégié en raison de sa plus grande stabilité thermodynamique. Au contraire, si |𝐄𝟏| < |𝐄𝟐|, le produit B est favorisé en raison de sa formation plus rapide selon la loi de vitesse cinétique. Cela démontre que le contrôle thermodynamique privilégie la stabilité tandis que le contrôle cinétique privilégie la rapidité de formation du produit. Expérimentalement, il est possible de modifier différents paramètres pour orienter la réaction vers le produit désiré. Pour atteindre le contrôle thermodynamique (équilibre), il est recommandé d'utiliser une température élevée pour favoriser la formation du produit le plus stable. Ainsi, il est possible de contrôler et d'orienter la réaction chimique vers le produit souhaité selon nos besoins. Ceci conclut notre présentation sur le contrôle thermodynamique et le contrôle cinétique en chimie..

[Audio] La dernière diapositive met en évidence les éléments clés à prendre en compte pour un contrôle cinétique efficace. Premièrement, il est crucial de noter que la durée de réaction est un facteur clé du succès de tout processus. De plus, il est essentiel de maintenir une température basse pour une réaction optimale. Ensuite, un catalyseur sélectif est indispensable pour une réaction ciblée et efficace. Enfin, le choix d'un solvant approprié est essentiel pour garantir des résultats optimaux. Nous vous remercions d'avoir suivi cette présentation et espérons que ces informations vous seront utiles dans vos futures activités. Nous vous remercions de votre attention..