Mesure des vitesses de réaction

Les vitesses de réaction peuvent être étudiés en déterminant le changement de concentrations des réactifs ou des produits en fonction du temps. Les changements de concentration peuvent être mesurés par des techniques expérimentales comme la polarimétrie, la spectroscopie, ou mesures de pression. La polarimétrie utilise une lumière polarisée dans un plan avec un champ électrique orienté dans un seul plan.

Il mesure la capacité des composés pour faire pivoter la lumière polarisée, qui dépend sur la structure moléculaire du composé présent. Considérez l'hydrolyse du saccharose, qui donne du glucose et du fructose. Un polarimètre est utilisé pour mesurer le degré de rotation de lumière polarisée dans le plan passant par la solution de saccharose en réaction.

Le saccharose provoque une rotation dans le sens horaire, alors que le glucose et le fructose provoquent une rotation antihoraire. En mesurant le degré de rotation de la lumière à intervalles de temps définis, les concentrations relatives de saccharose, glucose ou fructose peuvent être calculés et la vitesse de réaction déterminée. Les vitesses de réaction peuvent également être mesurés en utilisant des méthodes spectrophotométriques, en utilisant la capacité des réactifs ou des produits pour absorber la lumière de longueurs d'onde spécifiques.

Plus la concentration de la substance d'intérêt est élevée, plus son absorbance de lumière sera intense. Par exemple, l'hydrogène gazeux incolore réagit avec la vapeur d'iode violette pour former de l'iodire d'hydrogène incolore. La vapeur d'iode absorbe la lumière dans la région jaune-vert et réfléchit la lumière violette.

Pendant la réaction, un spectrophotomètre mesure la quantité de lumière absorbée par l'échantillon et analyse la lumière transmise. Ainsi, à mesure que la réaction progresse, la diminution de la concentration de vapeur d'iode s'observe par la réduction de l'absorbance de la lumière jaune-verte. En utilisant la loi de Beer-Lambert, l'intensité de la lumière absorbée à différents moments peuvent être calculés et liés aux changements de concentration.

Alternativement, si l'un des réactifs ou produits est un gaz, les mesures de pression sont utilisées pour déterminer les vitesses de réaction en surveillant les changements de pression. Par exemple, lors de la décomposition du peroxyde d'hydrogène, la vitesse de réaction est étudiée à l'aide d'un manomètre pour surveiller la pression de l'oxygène gazeux libéré. Au fur et à mesure que la réaction progresse et que plus d'oxygène gazeux se dégage, la pression augmente.

Utilisation de l'équation des gaz parfaits, valeurs de pression enregistrées à différents moments sont converties en concentrations. L'évolution de la concentration en fonction du temps est utilisé pour déterminer la vitesse de réaction. Pour des réactions prolongées, des échantillons ou des aliquotes, peuvent être prélevés dans le mélange réactionnel à intervalles de temps réguliers.

Les concentrations relatives sont alors mesurés à l'aide de techniques instrumentales comme la chromatographie en phase gazeuse, la spectrométrie de masse ou le titrage, pour calculer les vitesses de réaction.