CINÉTIQUE CHIMIQUE
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Mais tout en contribuant aux progrès mêmes de la chimie en tant que science, la cinétique chimique est aussi une science appliquée ; en traduisant la transformation chimique en termes quantitatifs, elle rend possible l'action de l'ingénieur sur celle-ci. Un premier groupe d'application concerne la mise au point des procédés industriels de transformation chimique. Le problème dans ce cas est de fabriquer un certain produit chimique au coût minimal. Si nous considérons le cas du Nylon, il faudra disposer d'acide adipique, CO2H(CH2)4CO2H, au moindre prix, or celui-ci peut être obtenu à partir de benzène, C6H6, hydrogéné en cyclohexane, C6H12, lui-même oxydé par l'air en cyclohexanol, celui-ci étant oxydé par l'air ou par l'acide nitrique en acide adipique. Chacune de ces étapes réactionnelles doit être industriellement optimalisée, c'est-à-dire qu'il faut en faire l'étude cinétique complète, en déduire un schéma de procédé pour une réalisation industrielle, schéma qui définira les fractionnements nécessaires pour purifier les réactifs, les réacteurs nécessaires pour assurer la transformation, les fractionnements nécessaires pour purifier les produits ainsi que les connexions entre ces équipements. On établira ensuite le plan de circulation des fluides, c'est-à-dire qu'en tout point on établira la concentration et le débit pour tous les produits chimiques présents. À partir de ces données, on établira un schéma d'instrumentation et de tuyauteries où sont déterminés les matériaux, les dimensions et les épaisseurs des réacteurs, des colonnes de fractionnement et des tuyauteries... Même une réaction aussi simple que l'hydrogénation du benzène en cyclohexane (C6H6 + 3H2 → C6H12) nécessite une installation chimique d'apparence complexe comme le montre la photo ci-contre ; la cinétique chimique, la physico-chimie, le génie chimique sont les sciences principales qui permettent, malgré cette complexité, de rendre disponible [...]
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Écrit par :
- Lucien SAJUS : Docteur ès sciences, ingénieur en chef des Mines, directeur général de la Compagnie française d'études et onstruction Technip.
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ACTIVITÉ, chimie
Grandeur introduite par G. N. Lewis, en 1907, pour exprimer les propriétés thermodynamiques des solutions. En effet, l'expression du potentiel chimique d'un composé dans une solution idéale, donné par la relation μ = k T ln N + μ 0 , où N représente la fraction molaire du composé, n'est valable que dans le cas où la concentration du composé tend vers zéro, c'est-à-dire dans le cas des solutions in […] Lire la suite
ANTIOXYGÈNES
Dans le chapitre « Mécanisme » : […] Du point de vue de la cinétique, la réaction d'autoxydation est caractérisée par l'existence d'une période d'induction au début de la réaction, au cours de laquelle la vitesse est pratiquement négligeable. La vitesse de la réaction croît ensuite rapidement puis se stabilise. Ces faits s'accordent avec le mécanisme d'une réaction radicalaire en chaîne. Si l'on représente le composé autoxydable par […] Lire la suite
CATALYSE
Dans le chapitre « Cinétique de la catalyse hétérogène » : […] La cinétique des réactions catalysées est dominée par la vitesse de réaction des centres actifs avec les corps de départ ou la vitesse de libération de ces centres par désorption des produits ; ces deux vitesses étant égales lorsque s'est établi le régime stationnaire, l'étape la plus lente gouverne la vitesse globale. Cette compétition pour les centres actifs se traduit souvent par un effet de r […] Lire la suite
COORDINATION (chimie) - Composés de coordination
Dans le chapitre « Mécanismes de réactions » : […] Du point de vue cinétique, les complexes inertes présentent des réactions suffisamment lentes pour être étudiées par les techniques conventionnelles. Par contre, pour les complexes labiles (temps de demi-réaction de 10 -8 à une seconde), seul le développement de techniques spéciales, telles que les méthodes de compétition, de relaxation ou de perturbation spectroscopiques (R.M.N., R.P.E.) et éle […] Lire la suite
CORROSION
Dans le chapitre « Lois cinétiques d'oxydation des métaux » : […] Le paramètre important pour étudier quantitativement les phénomènes d' oxydation est la variation de l'épaisseur Δ e de la couche d' oxyde ou la variation Δ m du poids de l'échantillon en fonction du temps t pour une température et une pression données. Plusieurs théories (Wagner, Mott et Cabrera, Hauffe et Ilschner) ont été proposées pour traduire quantitativement l'oxydation des métaux. Dive […] Lire la suite
DEUTÉRIUM
En 1932, H. C. Urey, F. G. Brickwedde et G. M. Murphy mettent en évidence l'existence du deutérium, isotope de l'atome d'hydrogène, en analysant les raies du spectre de Balmer issues d'un résidu lourd de distillation fractionnée d'hydrogène liquide. Ces résultats furent confirmés la même année par W. Bleaknay à l'aide du spectrographe de masse. Le deutérium est un isotope stable, de numéro atomiq […] Lire la suite
ENZYMES - Histoire de la notion
Dans le chapitre « Les enzymes sont des catalyseurs » : […] Le chimiste suédois Jacob Berzelius (1779-1848) avait introduit le concept de catalyse en 1835. Un catalyseur accélère la vitesse d’une réaction chimique et se retrouve inchangé à la fin de l’opération. Les enzymes sont-elles des catalyseurs biologiques, puisque les réactions qu’elles assurent ne se produisent pas spontanément en leur absence ? On doit à Victor Henri (1872-1940), biophysicien et […] Lire la suite
ENZYMES - Site actif
Dans le chapitre « Les bases de la cinétique enzymatique » : […] Ce qui se passe au sein du site actif relève des mécanismes propres à la catalyse. La séquence des événements qui constituent la réaction catalysée relève quant à elle de la cinétique enzymatique, qui est la description d’une suite d’états définis par les équilibres de la thermodynamique chimique. Victor Henri, biophysicien et psychologue, est à l’origine de ces études (1902-1903). Mais la descrip […] Lire la suite
EUROPEAN XFEL (laser européen à électrons libres et à rayons X)
Dans le chapitre « Le résultat de l’addition de plusieurs technologies avancées » : […] Le XFEL s’étend sur deux communes : le générateur d’électrons est situé sur le campus de Desy, à Hambourg, et les laboratoires et l’administration près de la ville de Schenefeld, dans le Schleswig-Holstein. Un tunnel de 3,4 kilomètres, creusé entre 6 et 38 mètres de profondeur, relie les deux sites. Dans ce tunnel sont placés la source d’électrons, l’accélérateur linéaire supraconducteur, l’ondul […] Lire la suite
GÉNIE CHIMIQUE
Dans le chapitre « Cinétique chimique » : […] De manière très générale, la formation ou la disparition d'un composé par transformation chimique ou biochimique peut être décrite par un schéma réactionnel du type : On peut la suivre au cours du temps en observant l'avancement ξ de la réaction, ξ étant défini par l'une ou l'autre des équations suivantes : où [A], [B] , ...[X], ...[Y] désignent les concentrations molaires. La vitesse de réactio […] Lire la suite
HINSHELWOOD CYRIL NORMAN (1897-1967)
Physico-chimiste britannique né et mort à Londres. Cyril Norman Hinshelwood fait ses études à l'université d'Oxford où il obtient son doctorat et où, nommé professeur en 1937, il va effectuer toute sa carrière. Hinshelwood a considérablement contribué par ses recherches au développement des aspects théoriques et pratiques de la cinétique chimique. Dès 1923, il s'intéresse à l'étude cinétique des r […] Lire la suite
IONS ÉCHANGEURS D'
Dans le chapitre « Cinétique de l'échange » : […] Lorsqu'une résine est mise en contact avec une solution, l'équilibre ne s'établit qu'au bout d'un certain temps. Les échanges entre les deux phases font intervenir le transport des solutés à la surface des grains de l'échangeur d'ions. Ainsi, dans l'échange H + − Na + , l'ion H + doit diffuser d'abord de tout endroit du grain de résine où il peut se trouver vers la surface de celui-ci. Si la so […] Lire la suite
MAGNÉTOCHIMIE
Dans le chapitre « Cinétique et mécanique des réactions chimiques » : […] Théoriquement, à chaque fois qu'une réaction est accompagnée d'une variation de susceptibilité magnétique, il est possible de suivre son évolution par des mesures de magnétisme statique. Cependant, cette méthode n'est intéressante que si cette variation de susceptibilité est suffisamment importante. C'est ainsi que si l'on peut suivre effectivement la polymérisation d'un certain nombre de composés […] Lire la suite
MÉTALLOGRAPHIE - Essais physico-chimiques
Dans le chapitre « Essais de corrosion sèche » : […] Le problème revient très généralement à étudier la formation d'une couche de produit de corrosion, en particulier d'une couche d'oxyde, à la surface d'un métal ou d'un alliage soumis à l'action d'un gaz à haute température. Les méthodes expérimentales diffèrent suivant qu'on désire étudier la cinétique d'oxydation, la morphologie, la nature ou la structure de l'oxyde, adhérant au métal ou pris is […] Lire la suite
RÉACTION, chimie
Dans le chapitre « Mécanisme réactionnel » : […] Se poser la question du mécanisme, en chimie, c'est postuler que la transformation observée au bout du compte, et qu'on dénomme « réaction », a une dynamique intrinsèque. Le mécanisme d'une réaction chimique est la trajectoire qu'elle suit durant son déroulement. C'est, tout au moins, l'ensemble des trajectoires spatiotemporelles suivies par les atomes, qui se sont réorganisés au cours de cette t […] Lire la suite
THERMODYNAMIQUE - Thermodynamique chimique
Dans le chapitre « Valeur de ces prévisions » : […] Si l'on calcule à température ordinaire la variation d'énergie libre de la réaction : on trouve une valeur fortement négative : la combinaison des deux gaz devrait donc être très facile ; or, il n'en est rien, et leur mélange persiste indéfiniment. Inversement, à la température ordinaire, le monoxyde d'azote NO devrait se décomposer en ses éléments : or le monoxyde d'azote obtenu chimiquement par […] Lire la suite
THERMODYNAMIQUE - Processus irréversibles non linéaires
Dans le chapitre « Cycle de la glycolyse » : […] Ce cycle est l'une des voies importantes de production d'énergie cellulaire, sous forme d'adénosine triphosphate (ATP), à partir de glucose. On a observé que, dans des cellules de levures et dans les muscles, la concentration des intermédiaires glycolytiques peut présenter des oscillations entretenues dont la période est de quelques minutes (cf. rythmes biologiques , fig. 2 ). Parmi les différente […] Lire la suite
VAN'T HOFF JACOBUS HENRICUS (1852-1911)
Chimiste hollandais, né à Rotterdam et mort à Berlin. Van't Hoff entre à l'institut polytechnique de Delft en 1869, puis il va, en 1871, à l'université de Leyde, où il décide de se consacrer à l'étude de la chimie. Il est, pendant l'année 1872-1873, l'élève de Kekulé à Bonn et, l'année suivante, l'élève de C. A. Wurtz à Paris, où il est le condisciple de A. Le Bel. Il soutient son doctorat en 1874 […] Lire la suite
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Pour citer l’article
Lucien SAJUS, « CINÉTIQUE CHIMIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 04 août 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/cinetique-chimique/