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Énergie d’activation et catalyseurs

LycéeChimieConversion du premier ordre selon Arrhenius avec des profils énergétiques schématiques avec et sans catalyseur

Cliquez sur le graphique d’énergie ou faites-le glisser pour déplacer la sonde le long de la coordonnée réactionnelle. Ajoutez un catalyseur, effectuez des expositions de même durée et comparez la conversion sans modifier les énergies des réactifs et des produits.

Paysage énergétique de la réaction

Voie sans catalyseurVoie avec catalyseur
68340-34-6800.250.50.751Coordonnée réactionnelleÉnergie relative (kJ/mol)

0.00%

Carnet de mesures

Modifiez la configuration, testez une prédiction et enregistrez le résultat. Jusqu’à 12 instantanés sont conservés.

À propos de cette expérience

Examinez les profils énergétiques en fonction de la coordonnée réactionnelle et comparez les conversions pour une même durée. Abaissez une barrière à l’aide d’un catalyseur, faites varier la température et observez quelles grandeurs changent tandis que l’enthalpie de réaction reste constante.

Objectifs pédagogiques

  • Distinguez l’énergie d’activation de l’enthalpie de réaction.
  • Utilisez la dépendance en température d’Arrhenius pour comparer les constantes de vitesse.
  • Expliquez pourquoi un catalyseur modifie les barrières dans les deux sens sans changer les énergies des états terminaux.

Comment l’utiliser

  1. 1Cliquez sur le profil énergétique pour consulter les énergies des réactifs, de l’état de transition et des produits.
  2. 2Effectuez une exposition sans catalyseur et enregistrez la conversion et la constante de vitesse.
  3. 3Ajoutez le catalyseur et répétez la même exposition.
  4. 4Modifiez indépendamment l’enthalpie de réaction et comparez les barrières des réactions directe et inverse.

Le modèle

La température et l’énergie d’activation déterminent la constante de vitesse du premier ordre.
La différence entre les barrières correspond à l’enthalpie de réaction.
La demi-vie s’applique au modèle du premier ordre choisi.

Hypothèses

  • Les profils énergétiques lisses sont des diagrammes schématiques de coordonnées réactionnelles, et non des calculs de potentiels moléculaires.
  • Le facteur préexponentiel est fixé à un million par seconde. L’évolution temporelle suit une loi irréversible de disparition du premier ordre.
  • Le terme exponentiel d’Arrhenius n’est pas une fraction mesurée de toutes les collisions moléculaires. L’orientation et les distributions détaillées d’énergie ne sont pas prises en compte.
  • Un catalyseur abaisse les barrières directe et inverse de la même quantité déterminée. Il ne déplace aucun des deux points extrêmes et ne calcule pas un nouveau rendement à l’équilibre.

À essayer en classe

  1. Q1Pourquoi une faible diminution de la barrière peut-elle entraîner une forte augmentation de la vitesse ?
  2. Q2Pourquoi un catalyseur ne modifie-t-il pas la différence d’énergie entre les réactifs et les produits ?

Foire aux questions

La sonde énergétique mobile est-elle une molécule en réaction ?

Non. Elle échantillonne une coordonnée de réaction schématique indépendamment du temps d’exposition physique.

Cette courbe irréversible peut-elle prédire la composition à l’équilibre ?

Non. Elle isole la conversion du premier ordre et la comparaison des vitesses selon Arrhenius. L’équilibre nécessite un modèle réversible.