Description du cours

Comme toute science, la thermodynamique & cinétique chimique reposent sur des principes et des lois formulés à l'aide d'un vocabulaire précis. Ces éléments nous permettent d'étudier les phénomènes qui relèvent de la thermodynamique et de la cinétique chimique et de résoudre des problèmes pratiques. Ces études portent sur la définition des concepts de base tels que le système, le volume de contrôle, les différentes variables, l'équilibre thermodynamique, l’ordre de la réaction chimique, les développements et les cycles. Les notions de température et d’échelles de température sont introduites, ainsi que la détermination de la composition des mélanges gazeux.

La thermodynamique sert à prédire le sens spontané d’un changement chimique et l’avancement de la réaction à l’équilibre, mais elle ne dit rien de la vitesse avec laquelle la réaction tend vers l’équilibre. Certaines réactions spontanées-comme la décomposition du benzène en carbone et hydrogène-semblent ne pas avancer du tout, alors que d’autres réactions-comme les réactions de transfert du proton-atteignent très rapidement l’équilibre. Ce thème examine les vitesses des réactions, y compris les détails sur la façon d’avancer, ce qui détermine leur vitesse et comment on peut la contrôler. Ces aspects des réactions chimiques constituent le domaine de la cinétique chimique.

Le concept de vitesse de réaction et la façon de l’exprimer en fonction des concentrations des réactifs (et parfois des produits) impliqués dans la réaction. L’existence de ces expressions, appelées « loi de vitesse », permettent de classer les réactions selon leur comportement cinétique. Une loi de vitesse s’exprime en fonction d’une « constante de vitesse » et de sa variation avec la température.

Public cible

Étudiants 2ème Licence Chimie - Tronc-commun (sciences de la matière).

Ce document est un recueil de cours de thermodynamique chimique. Il est conçu en fonction du programme de la thermodynamique chimique, pour les étudiants en 2ème Année Licence Chimie-Sciences de la Matière. La thermodynamique est une discipline essentielle pour l’étudiant et a des applications dans tous les domaines : toute installation industrielle produit ou consomme de l’énergie, et est le siège de phénomènes physico-chimiques qui évoluent vers un état d'équilibre thermodynamiquement prévisible. 

Il rassemble de manière condensée les notions de base essentielles sur la thermodynamique chimique. Il est illustré par la présentation de nombreux exemples qui reviennent sur les fonctionnalités théoriques et pratiques. Parmi eux, le plus important est quelque chose qui imprègne tout le texte : j'essaye partout d'interpréter des expressions mathématiques, parce que les mathématiques sont un langage, et il est d'une importance cruciale de pouvoir reconnaître ce qu'ils recherchent à transmettre.