Forcer le sens d’évolution d’un système chimique : Optimisation et stratégie de synthèse

Objectif

Étudier la vitesse d'une réaction chimique et les facteurs qui l'influencent.

Pourquoi c'est important ?

• Permet de contrôler et optimiser des réactions e

Optimisation d'une synthèse

Moyens d'augmentation de la vitesse de formation d'un produit

Pour accélérer la formation d'un produit lors d'une réaction chimique, plusieurs méthodes peuvent être employées :

• Chauffer le milieu réactionnel : L'augmentation de la température favorise les collisions entre les molécules
• Utiliser un catalyseur : Le catalyseur diminue l'énergie d'activation de la réaction
• Augmenter la concentration des réactifs en solution : Plus de molécules réactives dans un même volume

Moyens d'optimisation du rendement

Le rendement d'une synthèse peut être optimisé grâce à différentes stratégies :

• Excès d'un réactif : Favorise la consommation complète du réactif limitant
• Élimination d'un produit au fur et à mesure de sa formation : Déplace l'équilibre vers la formation des produits

Stratégie de synthèse

Types de réactions

Réaction de substitution

$$\rm AB + C \rightarrow AC + B$$

Une substitution est une réaction au cours de laquelle un atome ou un groupe d'atomes est remplacé par un autre atome ou groupe d'atomes.

Réaction d'addition

$$\rm A + B \rightarrow C$$

Une addition est un ajout d'atomes ou de groupes d'atomes sur une molécule possédant au moins une liaison multiple (molécule insaturée) qui sera rompue.

Réaction d'élimination

$$\rm A \rightarrow B + C$$

Une élimination est un retrait d'atomes ou de groupe d'atomes sur une molécule conduisant à la formation d'une liaison double ou triple.

Réaction acido-basique

Une réaction acido-basique se produit s'il y a échange d'ions hydrogène $\rm H^+$. Elle se produit lorsqu'un acide d'un couple (couple 1) cède un proton à la base d'un autre couple (couple 2).

$$\rm CH_3COOH \leftrightarrows H^+ + CH_3COO^-$$

$$\rm HO^- + H^+ \leftrightarrows H_2O$$

L'équation bilan de cette réaction est donc :

$$\rm CH_3COOH + HO^- \rightarrow CH_3COO^- + H_2O$$

Réaction d'oxydoréduction

Une réaction d'oxydoréduction se produit s'il y a échange d'électrons $\rm e^-$.

Polymérisation

La polymérisation est une réaction qui permet de former des polymères à partir de monomères :

$$\rm n H_2C = CH_2 \xrightarrow{polymérisation} \cdots CH_2 – CH_2 – CH_2 – CH_2 \cdots$$

$$\rm \underset{\text{Monomère : éthylène}}{n H_2C = CH_2} \xrightarrow{polymérisation} \underset{\text{Polymère : polyéthylène}}{–[ CH_2 – CH_2]_n–}$$