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Calculateur de loi de vitesse et de l'équation d'Arrhenius

En bref : calculateur de loi de vitesse et d'Arrhenius : lois de vitesse intégrées et demi-vies pour les ordres 0, 1 et 2, ordre de réaction à partir des vitesses initiales ou de données concentration–temps, et énergie d'activation à partir de la loi d'Arrhenius. Il est gratuit, fonctionne dans votre navigateur et ne nécessite aucun téléchargement.

Trois calculateurs en un. Résolvez les lois de vitesse intégrées pour [A], [A]₀, k ou t, avec les demi-vies. Déterminez les ordres de réaction et k (avec ses unités) à partir d'expériences de vitesses initiales, ou testez des données concentration–temps pour l'ordre 0, 1 ou 2. Utilisez la loi d'Arrhenius pour trouver Ea, k ou T, en °C ou en K.

Réponse rapide : ordre 1 : ln([A]₀/[A]) = kt et t½ = 0,693/k. Si la vitesse quadruple entre 293 K et 313 K, Ea = 52,9 kJ/mol d'après ln(k₂/k₁) = (Ea/R)(1/T₁ − 1/T₂).

Remplissez trois valeurs et laissez vide celle que vous cherchez.

Lois de vitesse intégrées et demi-vies

OrdreLoi de vitesseForme intégréeReprésentation linéaireDemi-vieUnités de k
0v = k[A] = [A]₀ − kt[A] en fonction de t, pente −k[A]₀ / 2kM s⁻¹
1v = k[A]ln[A] = ln[A]₀ − ktln[A] en fonction de t, pente −k0,693 / ks⁻¹
2v = k[A]²1/[A] = 1/[A]₀ + kt1/[A] en fonction de t, pente +k1 / (k[A]₀)M⁻¹ s⁻¹

Pour un ordre global p, k s'exprime en M1−p temps⁻¹. Les réactions d'ordre 1 s'écrivent souvent avec log₁₀ : k = (2,303/t) log([A]₀/[A]).

Méthode des vitesses initiales

Comparez deux expériences où une seule concentration change. Si doubler [A] multiplie la vitesse par 4, alors 2m = 4 et m = 2. En général, m = log(rapport des vitesses) / log(rapport des concentrations). Le calculateur ajuste aussi tous les essais à la fois par les moindres carrés sur ln(v) = ln k + m ln[A] + n ln[B], arrondit les ordres situés à moins de 0,1 d'un entier ou d'un demi-entier, puis fait la moyenne de k sur tous les essais.

Loi d'Arrhenius

k = A·e^(−Ea/RT) ln k = ln A − (Ea/R)(1/T) ln(k₂/k₁) = (Ea/R)(1/T₁ − 1/T₂)

R = 8,314 J mol⁻¹ K⁻¹. Le tracé de ln k en fonction de 1/T est une droite de pente −Ea/R. Sous forme log₁₀ : log(k₂/k₁) = Ea/(2,303R) × (T₂ − T₁)/(T₁T₂).

Exemples résolus

Décomposition d'ordre 1

N₂O₅ se décompose avec k = 6,2 × 10⁻⁴ s⁻¹. [A]₀ = 0,050 M. Trouvez [A] après 600 s.

[A] = 0,050 × e^(−6,2 × 10⁻⁴ × 600) = 0,050 × e^(−0,372)

[A] = 0,0345 M

Réaction à 75 % (type NEET)

Une réaction d'ordre 1 est réalisée à 75 % en 40 min. Trouvez t½.

75 % d'avancement = 2 demi-vies, donc t½ = 40/2. Vérification : k = ln 4 / 40 = 0,0347 min⁻¹.

t½ = 20 min

Ordre 2

2NO₂ → 2NO + O₂ est d'ordre 2 avec k = 0,50 M⁻¹ s⁻¹. Combien de temps pour passer de 0,010 M à 0,0010 M ?

t = (1/0,0010 − 1/0,010) / 0,50 = 900 / 0,50

t = 1800 s (30 min)

Vitesses initiales (type AP)

Exp. 1 : [A] 0,10, [B] 0,10, vitesse 2,0 × 10⁻³. Exp. 2 : [A] 0,20, vitesse 8,0 × 10⁻³. Exp. 3 : [B] 0,20, vitesse 4,0 × 10⁻³.

Doubler [A] donne ×4, donc m = 2. Doubler [B] donne ×2, donc n = 1. k = 2,0 × 10⁻³ / (0,10² × 0,10)

v = k[A]²[B], k = 2,0 M⁻² s⁻¹

Énergie d'activation (NCERT)

La vitesse quadruple lorsque T passe de 293 K à 313 K. Trouvez Ea.

Ea = 8,314 × ln 4 / (1/293 − 1/313) = 8,314 × 1,386 / 2,181 × 10⁻⁴

Ea = 52,9 kJ/mol

La règle « la vitesse double tous les 10 °C »

La vitesse double entre 25 °C et 35 °C.

Ea = 8,314 × ln 2 / (1/298,15 − 1/308,15)

Ea ≈ 52,9 kJ/mol

Unités et erreurs fréquentes

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Questions fréquentes

Comment trouver l'ordre d'une réaction à partir des vitesses initiales ?

Choisissez deux expériences où une seule concentration change. Ordre = log(v₂/v₁) / log(c₂/c₁). Si doubler une concentration double la vitesse, l'ordre est 1 ; ×4 signifie ordre 2 ; aucun changement signifie ordre 0.

Comment déterminer l'ordre à partir de données concentration–temps ?

Tracez [A], ln[A] et 1/[A] en fonction du temps. Celle qui donne une droite indique l'ordre : 0, 1 ou 2. Le calculateur compare les R² des trois régressions.

Quelles sont les unités de la constante de vitesse ?

Pour un ordre global n, k s'exprime en M^(1−n) temps⁻¹. Ordre 0 : M s⁻¹. Ordre 1 : s⁻¹. Ordre 2 : M⁻¹ s⁻¹. Ordre 3 : M⁻² s⁻¹.

Comment calculer l'énergie d'activation à partir de deux températures ?

Utilisez Ea = R ln(k₂/k₁) / (1/T₁ − 1/T₂) avec T en kelvins et R = 8,314 J mol⁻¹ K⁻¹. Si la vitesse quadruple entre 293 K et 313 K, Ea = 52,9 kJ/mol.

Quelle est la demi-vie d'une réaction d'ordre 1 ?

t½ = ln 2 / k ≈ 0,693/k. Elle ne dépend pas de la concentration initiale. Après n demi-vies, il reste (1/2)ⁿ du réactif.

Pourquoi une hausse de 10 °C double-t-elle à peu près la vitesse ?

Pour des réactions d'Ea voisine de 50 kJ/mol au voisinage de la température ambiante, la loi d'Arrhenius prévoit environ un doublement tous les 10 °C. C'est une règle empirique, pas une loi.

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