Chapitre 9 : Modélisation Microscopique D’une Transformation Chimique

Question 1

Définir un acte élémentaire et sa molécularité

Answer 1

Question 2

Rappeler la loi de van’t Hoff

Answer 2

Question 3

Qu’est-ce que le profil énergétique ? L’état de transition ? Le complexe activé ? L’énergie d’activation (donner un ordre de grandeur) ?

Answer 3

Question 4

Qu’est-ce qu’un acte élémentaire renversable ?

Answer 4

C’est un acte élémentaire qui peut s’effectuer dans les deux sens

Question 5

Exprimer de trois manières différente v1 et v2

Answer 5

Question 6

Lorsqu’une réaction peut se dérouler dans un sens ou dans l’autre, chaque grandeur n’a pas la même valeur selon le sens de réaction, quelle notation permet de signifier cela ?

Answer 6

On met un indice n pour le sens direct du n-ième acte élémentaire et un indice -n pour le sens indirect

Question 7

Exprimer, en justifiant, d[A]/dt et d[B]/dt en fonction de v1 et v-1

Answer 7

Question 8

Exprimer, en justifiant, d[A]/dt en fonction de [A] et [A]0, au conditions initiales : [A]=[A]0 et [B]=0

Answer 8

Question 9

Dans quel cas peut-on être surs que la réaction va atteindre un état d’équilibre ?

Answer 9

Lorsque les réactifs et les produits sont dans la même phase

Question 10

Donner l’expression de d[A]eq/dt et en déduire un lien entre v1 et v-1, donner en justifiant l’expression de [A]eq

Sachant que d[A]/dt = v-1 - v1 = - (k1 + k-1)×([A] - [A]0×k-1/(k1 + k-1))

Answer 10

Question 11

Donner en justifiant les expressions de [B]eq et de K°
Sachant que [A]eq = [A]0 × k-1/(k1 + k-1) et que [B]0=0

Answer 11

Question 12

Qu’appelle-t-on mécanisme réactionnel lors d’une réaction complexe ? Comment repérer la présence d’intermédiaires réactionnels sur un graphe d’énergie potentielle ?

Answer 12

Question 13

Comment utiliser le mécanisme réactionnel d’une réaction pour déterminer sa loi de vitesse ? De manière très générale

Answer 13

On essaye d’exprimer les concentrations des produits et des réactifs avec la loi de van’t Hoff, puis on fait des approximations pour faire disparaître les concentrations dés intermédiaires réactionnels

Question 14

Donner le système d’équations différentielles, le résoudre pour exprimer [A], [B] et [C] en fonction de [A]0

Answer 14

• d[A]/dt = -v1 = -k1.[A]
• d[C]/dt = v2 = k2.[B]
• d[B]/dt = v1 - v2 = k1.[A] - k2.[B]

On a alors :
[A] = [A]0 × exp(-k1.t)

D’où : d[B]/dt = k1.[A]0.exp(-k1.t) - k2.[B]

Question 15

Qu’est-ce que l’AEQS ?

Answer 15

C’est l’approximation de l’état quasi-stationnaire

Question 16

Answer 16

Question 17

Answer 17

Question 18

Qu’est-ce que l’AECD ?

Answer 18

Question 19

Donner le système d’équation, rappeler l’expression de [C] obtenue par sa résolution, en déduire que :

• k2»k1 ⇒ v = k1.[A]
• k1»k2 ⇒ v = k2.[B]

Answer 19

Question 20

Déterminer les équations différentielles puis déterminer la loi de vitesse

Answer 20

Question 21

Déterminer la loi de vitesse de cette réaction

Answer 21

Question 22

Qu’appelle-t-on «équations cinétiques» ?

Answer 22

Ce sont les équations différentielles vérifiées pendant une réaction

Question 23

Donner les équations cinétiques

Answer 23

Question 24

Donner, en justifiant, le mécanisme limite qui peut être considéré au début de la réaction, donner les équations cinétiques associées

Answer 24

Question 25

Montrer que le produit majoritaire est le produit cinétique

Answer 25

Question 26

Montrer qu’en fin de réaction le produit majoritaire est le produit thermodynamique

Answer 26

Question 27

Définir le contrôle cinétique et le contrôle thermodynamique

Answer 27

Question 28

Dessiner le profil réactionnel d’une réaction en une étape dans laquelle les produits cinétique et thermodynamique sont les mêmes (1) et d’une réaction en une étape dans laquelle les produits cinétique et thermodynamique ne sont pas les mêmes (2)

Answer 28

Question 29

Quand le produit cinétique est-il favorisé ? Et le thermodynamique ?

Answer 29

Question 30

Pourquoi, pour accélérer une réaction, privilégie-t-on la catalyse devant l’augmentation de la température ou de la concentration en réactifs ?

Answer 30

• augmenter la température risque de dégrader les molécules
• augmenter la concentration en réactifs risque de conduire à des réactions parasites

Question 31

Qu’est-ce qu’un catalyseur ?

Answer 31

Question 32

Qu’est-ce qu’une catalyse homogène ? Hétérogène ? Enzymatique ?

Answer 32

Question 33

Quelles sont les deux manières pour un catalyseur d’accélérer une réaction ?

Answer 33

Question 34

Que peut-on dire du chemin réactionnel d’une réaction lorsqu’on ajoute un catalyseur ?

Answer 34

Il devient plus complexe (plus d’étapes dont plus d’intermédiaires etc) mais plus facile (l’Ea à l’étape cinétiquement déterminante est plus faible)

Question 35

A quoi faut-il faire attention lorsqu’on choisit un catalyseur ?

Answer 35

Il doit :

• accélérer la réaction
• faciliter le traitement du mélange réactionnel

Question 36

Qu’est-ce que la sélectivité du catalyseur ?

Answer 36

Certains catalyseur peuvent favoriser une voie d’évolution parmi plusieurs possibles pour conduire un produit plutôt qu’un autre à partir des mêmes réactifs : on parle de sélectivité du catalyseur.

Question 37

Quelles sont les deux applications de la sélectivité du catalyseur ?

Answer 37

• sélectionner les produits que l’on obtient à la fin (pas les même molécules)
• sélectionner un stéréoisomère majoritaire

Question 38

Comment appelle-t-on une réaction qui synthétise majoritairement un énantiomère par rapport à l’autre ?

Answer 38

C’est une réaction énantiosélective

Question 39

Qu’est-ce qu’une enzyme ?

Answer 39

Question 40

Pour une catalyse enzymatique, définir le site actif et le substrat

Answer 40

Question 41

Qu’est-ce que le modèle de Fisher pour la catalyse enzymatique ?

Answer 41

Question 42

Qu’est-ce que le modèle de l’ajustement induit de Koshland ?

Answer 42

Question 43

Qu’est-ce que le modèle de la sélection conformationnelle ?

Answer 43

Question 44

Donner le mécanisme réactionnel dans le modèle Michaelis-Menten

Answer 44

Question 45

Quelles sont les deux approximations du modèle de Michaelis-Menten, pourquoi peut on se permettre de les faire, et comment le mécanisme réactionnel est-il impacté ?

Answer 45

Question 46

Qu’appelle-t-on constante de Michaelis ?

Answer 46

K_M = (k2 + k-1)/k1

Question 47

Montrer que v = k2×[S]0×[E]0/([S]0 + K_M)

Answer 47

Question 48

Sachant que v = vM×[S]0/([S]0 + K_M), à quoi correspond K_M ?

Answer 48

Pour [S]0=K_M, v = vM/2. K_M correspond donc à la concentration en substrat pour laquelle la vitesse est égale à la moitié de la vitesse maximale

Question 49

Que traduit K_M = (k-1 + k2)/k1

Answer 49

Cette constante traduit l’affinité de l’enzyme pour le substrat : plus elle est grande, plus l’enzyme possède une affinité faible pour le substrat et plus le complexe ES a tendance à se dissocier (k-1 et k2 correspondent à la dissociation de ES et sont grands devant k1 qui correspond à sa formation).

Question 50

Sachant que v = vM×[S]0/([S]0 + K_M), comment détermine-t-on K_M et vM, lorsqu’on à des valeurs de v([S]0) ?

Answer 50

En effet, 1/v = 1/vM + K_M/vM × 1/[S]0

Question 51

Sachant que l’efficacité catalytique d’une enzyme est donnée par le rapport k1.k2/(k-1 + k2) justifier que sa valeur maximale est k1, et expliquer alors comment on détermine à quel point une enzyme est efficace

Answer 51

Question 52

Que vaut la fréquence de rencontre de l’enzyme et du substrat ? Pourquoi est-elle importante ?

Answer 52

10^9 L.mol-1.s-1, plus l’efficacité catalytique de l’enzyme, se rapproche de cette valeur, puis elle est efficace. C’est la valeur maximale.