CATALYSE

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Thermodynamique et catalyse

L'effet du catalyseur ne peut être que cinétique ; par définition, il se retrouve en effet intact en fin de réaction : sa présence ne peut donc modifier les grandeurs thermodynamiques caractéristiques (variations d'enthalpie ΔH0, d'enthalpie libre ΔG0) et la constante d'équilibre liée à ces grandeurs. Les conséquences de cette remarque sont très importantes. En premier lieu, il ne faut pas espérer obtenir, en présence d'un catalyseur, une réaction thermodynamiquement impossible dans les conditions de l'expérience (ΔG0 positif et grand). Ainsi, dans les conditions habituelles, la combinaison de l'azote et de l'oxygène de l'air en oxydes d'azote (N2O, NO, NO2) ne peut se faire, quel que soit le catalyseur envisagé, circonstance heureuse pour notre espèce. En revanche, la combinaison de l'hydrogène et de l'oxygène est possible, mais sa vitesse est nulle dans les mêmes circonstances, sauf en présence d'un catalyseur adéquat. Celle de l'azote et de l'hydrogène en ammoniac l'est aussi, mais, jusqu'à ce jour, aucun catalyseur n'a été trouvé capable de lui donner une vitesse notable au voisinage de la température ambiante. Cet important problème n'est pas résolu, mais il n'est pas insoluble.

En deuxième lieu, puisque le catalyseur ne peut déplacer la position finale d'un équilibre chimique, mais qu'il diminue fortement le temps nécessaire pour l'atteindre, c'est qu'il accélère dans le même rapport les vitesses des deux réactions inverses dont l'égalité est la condition de l'équilibre. Ainsi, le même catalyseur doit accélérer la synthèse et la décomposition de l'ammoniac en ses éléments, le fer par exemple. On peut alors trouver le catalyseur d'une réaction donnée en recherchant le catalyseur de la réaction inverse, pour les couples hydrogénation-déshydrogénation, hydratation-déshydratation. Pour la même raison, l'influence de la quantité de catalyseur (plus précisément de sa concentration) sur les deux réactions inverses doit s'exprimer par la même loi, et les formule [...]


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Sel de Zeise

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Écrit par :

  • : ingénieur I.P.S.O.I., docteur ès sciences, directeur de recherche au C.N.R.S., au Centre de recherche rétrospective de Marseille, président de la Société française de bibliométrie appliquée
  • : professeur de chimie à l'université de Lyon-I-Claude-Bernard

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Pour citer l’article

Henri Jean-Marie DOU, Jean-Eugène GERMAIN, « CATALYSE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 24 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/catalyse/