La vitesse de réaction dépend de la température

Les taux de réaction chimique sont sensibles aux changements en température. Une augmentation de 10 Degres Celsius peut accélérer la vitesse de réaction de 3 à 4 fois, mais pourquoi? La loi de vitesse d'une réaction définit la relation entre une concentration de réactif et la vitesse de réaction.

Puisque la concentration est indépendante de la température, seule la constante de vitesse reste pour influencer la vitesse de réaction en fonction de la température. Ainsi, en 1889, le chimiste suédois Svante Arrhenius a conclu que la dépendance à la température d'une vitesse de réaction est compris dans la constante de vitesse. La constante de vitesse décrit la relation entre température et paramètres cinétiques relatifs à l'énergie de collision, d'orientation et d'activation des molécules en réaction via l'équation d'Arrhenius.

A est une constante appelée facteur ou fréquence d'Arrhenius e est un facteur exponentiel intégrant l'énergie d'activation mesurée en joules par mole, la constante de gaz et la température en kelvin. La dépendance de la température des paramètres peut être expliquée avec le modèle de collision, qui déclare que les molécules qui réagissent doivent entrer en collision avec suffisamment d'énergie dans la bonne orientation pour déclencher une réaction chimique. Le facteur de fréquence constitue deux composantes la fréquence de collision et le facteur d'orientation.

La fréquence de collision est le nombre de collisions moléculaires par unité de temps, alors que le facteur d'orientation décrit la probabilité de collisions avec une orientation favorable. Pourtant, seule une petite fraction des collisions conduit à une réaction. C'est parce que les molécules qui réagissent doivent surmonter une barrière énergétique, appelée l'énergie d'activation, pour se transformer en produits.

Seules les molécules entrant en collision avec une énergie cinétique suffisante aura suffisamment d'énergie potentielle pour plier, étirer ou rompre des liens, pour se transformer en un intermédiaire à haute énergie appelé l'état de transition ou le complexe activé. Le complexe activé de courte durée et instable perd de l'énergie pour former des produits stables, dont l'énergie totale est inférieure à celle des réactifs. Le facteur exponentiel dans l'équation d'Arrhenius représente la fraction de des collisions réussies résultant en produits.

Une augmentation de la température influence à la fois le facteur de fréquence et le facteur exponentiel. À des températures élevées, les molécules se déplacent plus rapidement, plus vigoureusement et avec des énergies thermiques plus élevées, ce qui entraîne des collisions plus favorables. Ainsi, une augmentation de la température se traduit par une fréquence plus élevée et des facteurs exponentiels entraînant une augmentation de la constante de vitesse, ce qui se traduit par une accélération de la vitesse de réaction.