2.12 : Prédire les résultats des réactions

La cinétique décrit la vitesse et le chemin par lesquels une réaction se produit. En revanche, la thermodynamique traite des fonctions d’état et décrit les propriétés, le comportement et les composants d’un système. Il ne s’intéresse pas au chemin emprunté par le processus et ne peut pas aborder la vitesse à laquelle une réaction se produit. Bien qu’il fournisse des informations sur ce qui peut se produire au cours d’un processus de réaction, il ne décrit pas les étapes détaillées de ce qui apparaît au niveau atomique ou moléculaire. D’autre part, la cinétique fournit des informations au niveau atomique ou moléculaire. En bref, la thermodynamique se concentre sur l'énergétique des produits et des réactifs, tandis que la cinétique se concentre sur le cheminement des réactifs aux produits. Les processus industriels où la valeur de ΔG est négative et la valeur correspondante de K est supérieure à un sont trop lents pour être économiquement rentables. Dans de tels cas, une réaction thermodynamiquement non spontanée peut se produire spontanément en modifiant les conditions de réaction, telles que la variation de la pression ou de la température, la fourniture d'une source d'énergie externe sous forme d'électricité, etc.

Les atomes, les molécules ou les ions doivent entrer en collision avant de pouvoir réagir les uns avec les autres. Les atomes doivent être proches les uns des autres pour former des liaisons chimiques. Cette prémisse constitue la base d'une théorie qui explique de nombreuses observations concernant la cinétique chimique, y compris les facteurs affectant les vitesses de réaction. La théorie des collisions est basée sur les postulats selon lesquels (i) la vitesse de réaction est proportionnelle à la vitesse des collisions de réactifs, (ii) les espèces réactives entrent en collision dans une orientation permettant le contact entre les atomes qui se lient ensemble dans le produit, et (iii) la collision se produit avec une énergie adéquate pour permettre la pénétration mutuelle des couches de valence des espèces réactives afin que les électrons puissent se réorganiser et former de nouvelles liaisons (et de nouvelles espèces chimiques). Lorsque des espèces réactives entrent en collision avec la bonne orientation et suffisamment d’énergie d’activation, elles se combinent pour former une espèce instable appelée complexe activé ou état de transition. Ces espèces ont une durée de vie courte et sont généralement indétectables par la plupart des instruments d'analyse. Dans certains cas, des mesures spectrales sophistiquées peuvent observer des états de transition. La théorie des collisions explique pourquoi la plupart des vitesses de réaction augmentent à mesure que la température augmente ; avec une augmentation de la température, la fréquence des collisions augmente. Plus de collisions signifient une vitesse de réaction plus rapide, en supposant que l’énergie des collisions soit adéquate.