Forcer le sens d’évolution d’un système chimique : Optimisation et stratégie de synthèse

Optimisation d'une synthèse

Moyens d'augmentation de la vitesse de formation d'un produit

Pour accélérer la formation d'un produit lors d'une réaction chimique, plusieurs méthodes peuvent être employées :

• Chauffer le milieu réactionnel : L'augmentation de la température favorise les collisions entre les molécules
• Utiliser un catalyseur : Le catalyseur diminue l'énergie d'activation de la réaction
• Augmenter la concentration des réactifs en solution : Plus de molécules réactives dans un même volume

Moyens d'optimisation du rendement

Le rendement d'une synthèse peut être optimisé grâce à différentes stratégies :

• Excès d'un réactif : Favorise la consommation complète du réactif limitant
• Élimination d'un produit au fur et à mesure de sa formation : Déplace l'équilibre vers la formation des produits

Stratégie de synthèse

Types de réactions

Réaction de substitution

$$\rm AB + C \rightarrow AC + B$$

Une substitution est une réaction au cours de laquelle un atome ou un groupe d'atomes est remplacé par un autre atome ou groupe d'atomes.

Réaction d'addition

$$\rm A + B \rightarrow C$$

Une addition est un ajout d'atomes ou de groupes d'atomes sur une molécule possédant au moins une liaison multiple (molécule insaturée) qui sera rompue.

Réaction d'élimination

$$\rm A \rightarrow B + C$$

Une élimination est un retrait d'atomes ou de groupe d'atomes sur une molécule conduisant à la formation d'une liaison double ou triple.

Réaction acido-basique

Une réaction acido-basique se produit s'il y a échange d'ions hydrogène $\rm H^+$. Elle se produit lorsqu'un acide d'un couple (couple 1) cède un proton à la base d'un autre couple (couple 2).

$$\rm CH_3COOH \leftrightarrows H^+ + CH_3COO^-$$

$$\rm HO^- + H^+ \leftrightarrows H_2O$$

L'équation bilan de cette réaction est donc :

$$\rm CH_3COOH + HO^- \rightarrow CH_3COO^- + H_2O$$

Réaction d'oxydoréduction

Une réaction d'oxydoréduction se produit s'il y a échange d'électrons $\rm e^-$.

Polymérisation

La polymérisation est une réaction qui permet de former des polymères à partir de monomères :

$$\rm n H_2C = CH_2 \xrightarrow{polymérisation} \cdots CH_2 – CH_2 – CH_2 – CH_2 \cdots$$

$$\rm \underset{\text{Monomère : éthylène}}{n H_2C = CH_2} \xrightarrow{polymérisation} \underset{\text{Polymère : polyéthylène}}{–[ CH_2 – CH_2]_n–}$$