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Applications des facteurs cinétiques dans la vie courante

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Objectif : Une transformation chimique peut être lente ou rapide. La vitesse de la transformation dépend de la nature des réactifs qui sont mis en présence.
Les facteurs cinétiques sont des grandeurs qui influent sur la vitesse des transformations.

Comment utilise-t-on les facteurs cinétiques dans la vie courante ? Pourquoi souhaite-t-on maîtriser la vitesse d'une transformation chimique ?

1. Accélération d'une transformation chimique

Certaines transformations chimiques sont trop lentes. On augmente la vitesse de la transformation à l'aide des facteurs cinétiques.
Dans d'autres cas, l'augmentation de la température permet d'initier des réactions qui ne se font pas à température ambiante.

a. Applications industrielles

De nombreuses réactions utilisées dans l'industrie sont trop lentes à température ambiante. Dans un souci d'économie, on les réalise à haute température.

Exemples :

Synthèse de l'ammoniac : la synthèse de l'ammoniac NH₃ est réalisée à partir de diazote N₂ et de dihydrogène H₂. On travaille vers 400-500 °C en présence de fer activé car à température ambiante, la réaction ne se fait pas.
Synthèse d'esters : les esters sont des composés utilisés principalement en parfumerie ; ils sont synthétisés à partir d'alcools et d'anhydrides d'acide. En travaillant à température modérée, on augmente de façon significative la vitesse de la transformation.

b. Utilisation de l'autocuiseur

L'utilisation de l'autocuiseur permet d'accélérer la cuisson des aliments. Dans celui-ci, en effet, sous l'effet de la pression, l'eau se trouve à une température de l'ordre de 110 °C.

c. Combustion de l'essence

Dans un moteur à explosion, la transformation chimique est amorcée par une étincelle crée par la bougie à la fin de la compression. Le mélange (gaz + air) ne réagit pas à température ambiante. C'est l'élévation brusque de la température par l'étincelle qui provoque la combustion.

2. Ralentissement d'une transformation chimique

Certaines transformations chimiques sont trop rapides. On diminue la vitesse de la transformation à l'aide des facteurs cinétiques.
Dans d'autres cas, la diminution de la température permet de bloquer des réactions qui sont trop rapides à température ambiante.

a. Applications industrielles

Certaines transformations sont trop rapides et peuvent s'emballer. Pour éviter les risques industriels liés à des réactions qui libèreraient trop d'énergie, on contrôle la température des milieux réactionnels.
Ce contrôle peut être effectué en diminuant la température ou en diluant les réactifs (la concentration diminue). La vitesse de la transformation diminue et la transformation est plus lente, voire quasi-statique.
Une transformation exothermique (qui libère de l'énergie) doit être contrôlée.

b. Conservation des aliments

A température ambiante, les composés chimiques contenus dans les aliments s'altèrent et se dégradent. On observe diverses transformations chimiques (oxydation des vitamines, apparition de composés dérivés toxiques, etc.). Afin d'éviter ces transformations, on conserve les aliments à basse température. La vitesse de la transformation est alors si lente qu'il faut plusieurs jours avant que les produits apparaissent.
Dans certains cas, pour éviter la prolifération des bactéries, on congèle les produits ; ceux-ci peuvent alors se conserver plusieurs mois sans altération.

c. Réalisation d'une trempe

Dans les laboratoires de chimie ou de biologie, on a souvent besoin d'analyser la composition d'un mélange à une date donnée. Si ce mélange est le siège d'une transformation chimique, il faut stopper celle-là au moment où l'on réalise les mesures afin de ne pas fausser les analyses ; pour cela, on réalise une trempe.
Le procédé consiste à diminuer brusquement la température du milieu réactionnel en le plongeant dans un bain-marie d'eau glacée. On réalise aussi une trempe en ajoutant rapidement une grande quantité de solvant dans le mélange réactionnel : la diminution de la concentration des réactifs diminue la vitesse de la transformation.

L'essentiel

On peut ralentir ou accélérer une transformation chimique en agissant sur les facteurs cinétiques.
On accélère des transformations en augmentant la température du milieu réactionnel.
On ralentit ou on bloque des transformations, on contrôle des réactions dangereuses, on diminuant la température ou en diluant le mélange réactionnel.

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