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en cinétique chimique, la étape de détermination (ou Taux étape de détermination ou étape cinétiquement parent ou, Anglais, Taux étape de détermination)[1] Il correspond à l'étape de mécanisme un réaction chimique qui se produit plus lentement que les autres étages, et détermine la vitesse de la réaction elle-même.[2][3]

L'analogie entre les réactions à plusieurs étages et des lignes d'assemblage

Les réactions chimiques impliquant des réactions les plus élémentaires peuvent être comparés à la les lignes d'assemblage (Par exemple, une ligne d'assemblage pour la réalisation d'une automobile). Chaque réaction élémentaire, dans lequel la réaction globale est subdivisé, est analogue à une seule phase de la ligne d'assemblage.

De même, le taux étape de détermination peut être comparée à la phase lente de la ligne d'assemblage. La vitesse à laquelle le produit est fabriqué dans une chaîne de montage dépend de la vitesse la plus lente de phase, qui ralentit la production entière. De même, la vitesse de la réaction globale dépend de la vitesse de détermination de vitesse de pas.

l'étape de détermination d'identification

déterminer Stade cinétiquement
Diagramme représentant la performance énergétique associée à une réaction (du type: X + Y → Z) ne catalysée (En noir) et catalysée (en rouge) avec différents coordonner réaction. Dans ce cas, la réaction implique une non catalysé réaction élémentaire (À laquelle est fixé un complexe activé), Tandis que la réaction catalysée comprend quatre réactions élémentaires (chacune étant associée à un complexe activé); les complexes activés correspondent à un maximum relatif des deux courbes, tandis que les étapes cinétiquement déterminants (par exemple des complexes moins stables activés) correspondent au maximum absolu. En particulier, dans le cas de la réaction catalysée non pas la détermination de l'étape est la formation de la seule activée, alors que dans le cas de la réaction catalysée par l'étape déterminant la vitesse est la formation du second complexe activé, qui est situé au sommet de la plus haute saut.

Dans un diagramme "coordonner réaction-énergie» L'étape déterminant la vitesse correspond à la phase caractérisée par une énergie d'activation supérieure (la seconde pour la réaction catalysée dans la figure).

Voici quelques exemples de détermination cinétiquement étape sont les suivants:

  • réaction chimique élémentaire;
  • adsorption réactif sur le site de réaction;
  • désorption des produits à partir du site réactionnel;
  • le transport de la matière réactif de masse le site de réaction;
  • transport des matières des produits de la masse vers le site de réaction.

Le concept de « étape déterminante » est également utilisé dans biochimie et électrochimie.

Contrôle d'une réaction chimique

On dit qu'une réaction chimique est sous contrôle thermodynamique si les concentrations des produits d'une réaction correspondent à celles qui se produirait dans des conditions d'équilibre, alors qu'il est dit que la réaction est sous contrôle cinétique si vous avez des réactions plus compétitives avec des vitesses de réaction pour lesquels la concentration des produits dépend de la cinétique de ces réactions.[4]

Dans le cas où il existe un contrôle cinétique, la vitesse de réaction Il dépend du taux étape déterminante,[1] il est dit que l'étape de détermination du taux « contrôle » la réaction chimique en question.

Lorsqu'un processus est cinétiquement contrôlé par étages multiples (pour lequel il n'y a pas un taux unique étape de détermination), il est dit que ce processus est en cours contrôle mixte.

exemple

Pensez à la réaction chimique suivante:

NO2 (g) + CO(G) → NO(G) + CO2 (g)

Le mécanisme de cette réaction met en jeu les réactions élémentaires suivantes:

NO2 + NO2 → NO + NO3 (Étape la plus lente)
NO3 + CO → NO2 + CO2 (Étape la plus rapide)

Dans ce cas, le taux déterminant est la première étape, car il se produit plus lentement.

La commande d'un processus électrochimique

les processus électrochimique impliquant réactions redox qui ont lieu à 'interface électrode-électrolyte; les étapes impliquées dans un procédé électrochimique sont les suivantes:[5][6]

  • « Transfert de masse » de certains réactifs de masse l'électrolyte à l'électrode-électrolyte;[7]
  • adsorption sur la surface d'électrode de certains des réactifs;
  • réaction redox; ce stade est aussi appelé « transfert de charge », puisque lors de la réaction redox il y a un échange d'électrons entre deux espèces chimiques;
  • la désorption de la surface d'électrode de certaines produire;
  • « Transfert de masse » de certains produits l'interface électrode-électrolyte à la masse de l'électrolyte;
  • la cristallisation de certains produits sur la surface d'électrode;
  • conduire des réactions chimiques secondaires avant ou après la réaction d'oxydo-réduction;
  • le transfert de masse de certains réactifs et produits dans la masse de l'électrolyte.

A chacune de ces étapes est associée à une surtension, soit une variation de potentiel cellulaire en ce qui concerne les conditions d'équilibre. En particulier, il a:

  • surtension de transfert de charge (associée à la réaction d'oxydo-réduction);
  • chute ohmique (associée au transport de matières dans la masse de l'électrolyte);
  • cristallisation de surtension;
  • surtension par réaction chimique.

Au rythme étape de détermination est associée à la plus forte surtension.

notes

bibliographie

Articles connexes