REVIZ.fr – La catalyse

Niveau : terminale
Matière : chimie (cinétique)

Un catalyseur est une substance qui accélère la vitesse d’une réaction chimique et se retrouve avec les produits sans avoir été altéré.

Il n’apparaît pas dans le bilan de la réaction chimique.

Lors d’une catalyse homogène, le catalyseur est dans la même phase que les réactifs.

Dismutation du peroxyde d’hydrogène

Les couples qui interviennent dans cette réaction sont

H2O2 / H2O et O2 / H2O2

La réaction obtenue est

2H2O2 2H2O + O2

Cette réaction est extrêmement lente.

Cependant, en ajoutant quelques gouttes d’une solution de Chlorure de fer III (Fe3+ + 3Cl), on observe un dégagement de dioxygène ; une réaction se produit.

Si on regarde l’échelle des potentiels, il y a désormais 3 couples en présence :

1ère réaction :

2Fe3+ + H2O2 2Fe2+ + O2 + 2H+

2nde réaction :

2Fe2+ + 2H+ + H2O2 2*H2O+* + 2Fe3+
____________________________________

Bilan :

2H2O2 2H2O + O2

Conclusion
Fe3+ catalyse (= accélère) la réaction et n’apparaît pas au bilan.
Fe3+ est régénéré en fin de réaction.
Les 2 réactions se déroulent simultanément.

Catalyse enzymatique

Une enzyme est un catalyseur d’origine bactériologique (ex: le sang contient une enzyme).
Les enzymes sont des catalyseurs très efficaces mais elles nécessitent des conditions physiques très précises pour agir (condition de température, de pH…).

Autocatalyse

Lors d’une autocatalyse, l’un des produits sert de catalyseur.

Lors d’une catalyse hétérogène, le catalyseur n’est pas dans la même phase que les réactifs.

Mode d’action du catalyseur

Lors d’une catalyse hétérogène, la réaction a lieu à la surface du catalyseur. Tout se déroule en 3 étapes :

  • A D SORPTION : fixation des réactifs à la surface du catalyseur
  • REACTION à la surface du catalyseur
  • DESORPTION : le produit s’éloigne du catalyseur puis est remplacé par de nouveaux réactifs

Remarques

Plus la surface de contact est importante, plus la réaction est rapide. Il vaut donc mieux utiliser un catalyseur en poudre.

Des molécules indésirables (qui n’ont rien à voir avec la réaction attendue) peuvent venir se fixer sur le catalyseur et atténuer son effet.

Ils ne peuvent accélérer que des réactions thermodynamiquement possibles, mais pas déclencher des réactions impossibles. Une réaction ne peut pas être catalysée par n’importe quel catalyseur. La vitesse augmente avec la concentration du catalyseur.

Le catalyseur apparaît dans le mécanisme réactionnel mais pas dans le bilan de la réaction.

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