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L'étude des mécanismes de réaction et de la cinétique aide les chercheurs à optimiser la vitesse d'une réaction. Une augmentation de la température ou de la concentration accélérera le rythme mais peut aussi conduire à la décomposition ou aux produits secondaires lorsqu'il est trop augmenté. Alternativement, un produit chimique qui accélère la vitesse de réaction sans être altéré ou consommé en permanence peuvent être ajoutés au mélange réactionnel.
Ces substances sont appelées catalyseurs et affectent la constante de vitesse en modifiant l'énergie d'activation. Rappelez-vous que plus l'énergie d'activation est élevée, plus la vitesse de réaction est lente. Par conséquent, de nombreuses réactions chimiques, comme la décomposition de peroxyde d'hydrogène aqueux, progressent lentement.
L'ajout d'un catalyseur réduit l'énergie d'activation en fournissant un mécanisme de réaction alternatif, sans affecter les états énergétiques des réactifs et produits. Il existe deux types de catalyseurs homogènes et hétérogène. Un catalyseur homogène existe dans la même phase comme réactifs.
Par exemple, du bromure de sodium est ajouté à l'hydrogène aqueux peroxyde pour accélérer sa décomposition en oxygène gazeux et en eau. Premièrement, les ions de bromure réagissent avec le peroxyde d'hydrogène en milieu acide pour former une solution orange de brome aqueux et d'eau. Ensuite, le brome aqueux et le peroxyde d'hydrogène réagissent et libérent les ions de bromure, indiqués par une solution incolore.
Caractéristique d'un catalyseur, les ions de bromure accélèrent la réaction mais restent non consommés et n'apparaissent pas dans l'équation nette équilibrée. Un catalyseur hétérogène existe dans un état physique différent par rapport aux réactifs. La catalyse hétérogène est caractérisée par quatre étapes sous-jacentes adsorption, diffusion, réaction, et la désorption.
Par exemple, la réaction d'hydrogénation de gaz éthène insaturé en éthane est accélérée par du palladium finement dispersé sur charbon de bois. Ici, le catalyseur existe à l'état solide, tandis que les réactifs sont sous leurs formes gazeuses. Au cours de cette catalyse hétérogène, les molécules d'éthène et d'hydrogène s'adsorbent à la surface du catalyseur.
La liaison hydrogène-hydrogène se rompt permettant aux atomes d'hydrogène de se diffuser sur la surface du catalyseur. Lorsque des atomes d'hydrogène en diffusion d'hydrogène rencontrent des molécules d'éthylène absorbées, ils réagissent pour former de l'éthane saturé. Ensuite, les produits se désorbent et s'éloignent de la surface métallique, derrière eux le catalyseur intact.
La présence d'un catalyseur influence la vitesse d'une réaction chimique. Un catalyseur est une substance qui peut augmenter la vitesse de réaction sa…
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