mise à jour : 30-01-2011

cinet.chim


Présentation générale


Cinétique chimique

Ce cours voudrait s'adresser à tous, étudiants, autodidactes, enseignants, chercheurs... mais peut-être intéressera-t-il d'abord les enseignants-chercheurs. A part quelques rappels sommaires, on n'y trouvera pas ce que l'on trouve habituellement dans les ouvrages de cinétique. Non que nous le méprisions, mais nous ne voulions pas "refaire" ce qui existe, mais y apporter autre chose. S'il fallait résumer en une seule phrase ce que nous espérons apporter, ce serait : la possibilité de tester et de vivre jusqu'au bout les mécanismes réactionnels que les chimistes sont amenés à proposer.

Tester un mécanisme, c'est explorer ce qu'il peut faire, ses comportements possibles, et c'est aussi le confronter à des données expérimentales, afin de vérifier s'il peut rendre compte de celles-ci et, le cas échéant, déterminer des paramètres inconnus.

Ce cours est donc plutôt un guide d'apprentissage, avec l'ambition de fournir une boîte à outils, aussi bien conceptuels que pratiques. C'est dire qu'il était indispensable de le coupler avec un logiciel de simulation et d'ajustement.

Notre démarche fondamentale n'est pas nouvelle, et est dans la ligne, par exemple, de "La réaction créatrice" (Christian Vidal et Hervé Lemarchand). Mais on trouvera ici des développements plus complets sur des mécanismes plus ordinaires (pas nécessairement plus simples d'ailleurs).

Nous adoptons résolument une approche moderne de la réaction chimique, basée sur la traduction de l'ensemble des processus en équations différentielles et la résolution, grâce à l'informatique, des systèmes différentiels ainsi obtenus. C'est dire que nous prenons en compte entièrement les couplages entre processus, ce qui n'exclut a priori aucune complexité. Il est possible ainsi d'analyser dans le détail l'évolution d'un système réactionnel. L'accent est mis sur le, ou les, comportements possibles du système.

Nous nous limiterons dans ce cours aux systèmes où seules des réactions chimiques ou photochimiques sont impliquées et interfèrent, afin de préciser leur spécificité dynamique dans toute sa richesse.

A partir de là, il sera possible d'envisager la réaction dans son environnement, dans des réacteurs fermés ou ouverts, avec tous les couplages possibles à d'autres processus physiques, tels que le transport de matière, dépassant les frontières strictes de la chimie mais se rapprochant des conditions réelles ( * ).

L'objectif que nous nous proposons ne pourrait être atteint sans le couplage du cours avec l'utilisation libre et entière d'un logiciel permettant de vivre ce que l'on apprend et peut-être, nous l'espérons... d'en apprendre un peu plus. C'est une autre particularité de ce cours. Beaucoup de sites d'enseignement proposent des simulateurs en ligne, permettant de tester de manière interactive tel ou tel phénomène, en en pilotant certains paramètres. Malgré leur intérêt pédagogique incontestable, ces outils se présentent toujours comme des boîtes noires, dont on ne peut manœuvrer que les commandes prévues par l'auteur, et dont on ignore tout du fonctionnement interne. Nous avons voulu faire autre chose et vous donner toute la caisse à outils.

Le site, un peu à l'encontre d'une certaine mode, n'est pas conçu comme une mine de "fiches" répondant tant bien que mal à des questions précises. Il ne vous apportera rien si vous ne faites pas vous-même une démarche de découverte grâce aux exercices proposés... moyennant un effort conséquent ! Cette démarche nous paraît inévitable.

Il n'en est pas moins un site web, c'est-à-dire dans lequel on navigue, et a été conçu pour que la navigation y soit la plus simple et la plus logique possible. Nous espérons que cela apporte quelque chose de plus qu'un livre. Un site web, c'est aussi quelque chose d'ouvert et perfectible. Nous espérons beaucoup que des lecteurs voudront nous faire part de leurs remarques.

( * ) Les personnes déjà familiarisées avec le logiciel Sa pourront trouver quelques exemples de traitement de tels couplages dans la documentation du logiciel. Voir Tome 2 - Exemples commentés,  en particulier les exemples 8 (diffusion-réaction) et 9 (bistabilité en réacteur ouvert).