Comprendre la vitesse d’une transformation

Objectif : distinguer une consommation proportionnelle au reste d’une consommation constante, tout en vérifiant un bilan de matière 1:1.

À durées égales, perd-on toujours la même quantité de A ? Faites une prédiction pour chaque loi avant de déplacer le temps.

Une conversion du premier ordre : que reste-t-il de A ?

Dans le premier ordre, choisissez 80 mol et une demi-vie de 2 min. À 0, 2 puis 4 min, A passe de 80 à 40 puis 20 mol : les quantités consommées diminuent.

À vous d’expérimenter

Une conversion du premier ordre : que reste-t-il de A ?

Dans un lot fermé idéal, une mole de A donne une mole de B. Choisissez le temps écoulé et la demi-vie pour comparer les quantités restantes et formées.

Quantité de A restante
40,000 mol
Quantité de B formée
40,000 mol

Voir le mécanisme

Une même quantité initiale répartie entre A et B

Une même quantité initiale répartie entre A et BLes proportions montrent la composition relative du même lot, pas un volume de liquide prédit ni des molécules suivies. La conservation nA + nB vaut ici pour la réaction supposée 1:1.Même lot fermé A → B (1:1)Même lot fermé A → B(1:1)Répartition de la quantitéRépartition de la quantité

Sur petit écran, faites défiler le schéma ; au clavier, utilisez les flèches, Début ou Fin.

Les proportions montrent la composition relative du même lot, pas un volume de liquide prédit ni des molécules suivies. La conservation nA + nB vaut ici pour la réaction supposée 1:1.
  • Même lot fermé A → B (1:1) · A restant
  • Même lot fermé A → B (1:1) · B formé
Quantité restante de A
40,000 mol
Quantité formée de B
40,000 mol
Fraction initiale encore sous forme A
0,500 sans unité
Fraction initiale convertie en B
0,500 sans unité
Même lot fermé A → B (1:1) · A restant
50,0 %50,0 %
Même lot fermé A → B (1:1) · B formé
50,0 %50,0 %

Instantané de composition : les glyphes sont un échantillon illustratif, pas un comptage de molécules. Leur mise en évidence sur demande ne déplace aucun composant et ne change aucune quantité.

Animation sur demande, sans échelle physique.
Paramètres du modèle
De 0,00 à 8,00 min.
De 1,00 à 8,00 min.
De 10,00 à 100,00 mol.

Valeurs initiales calculées ci-contre. Activez JavaScript pour les modifier.

Que constatez-vous ?

Gardez 80 mol au départ et une demi-vie de 2 min. Comparez 2 puis 4 min : perd-on la même quantité de A à chaque intervalle ?

Chaque demi-vie divise la quantité restante par deux. La fraction convertie augmente, tandis que nA + nB reste égal à la quantité initiale dans cette réaction 1:1.

Formule et limites du modèle

nA = n0 × 2^(−t/t½) ; nB = n0 − nA

  • Réaction hypothétique irréversible A → B, de stœchiométrie 1:1, dans un lot fermé à volume constant ; B est absent au départ.
  • L’ordre un et la demi-vie constante sont supposés. Le modèle ne les déduit pas d’une mesure et ne calcule ni température ni constante réelle d’une substance.
  • nA + nB = n0 découle ici du rapport 1:1. Le nombre total de moles n’est pas conservé dans toutes les réactions chimiques.
  • Aucune réaction inverse, réaction secondaire, variation de volume, transfert de matière ou effet thermique. Ce modèle n’est ni un protocole de chimie ni une application médicale ou radioactive.
  • Le temps et la demi-vie utilisent la même unité, la minute. La plage choisie est pédagogique ; l’animation optionnelle n’est pas une simulation de molécules.

Modèle : first-order-conversion · Révision 2026-10-23.2.

Sources et repères pour vérifier :

Vérifier les calculs et leur portéeSources, calculs et limites

Chaque affirmation ci-dessous renvoie à une source ou à une méthode reproductible.

  1. Calcul reproductible

    Pour la conversion idéale supposée du premier ordre, chaque demi-vie divise la quantité de A restante par deux.

    Méthode : La source donne [A](t) = [A]0 exp(−kt) et t½ = ln(2)/k. À volume constant, nA(t)/n0 = [A](t)/[A]0, donc nA = n0 × 2^(−t/t½). Temps et demi-vie sont en minutes ; leur rapport est sans unité. Avec 80 mol et t = t½ = 2 min, il reste 40 mol ; après 4 min, 20 mol.

    Portée : Ordre un et demi-vie constante fournis comme hypothèses, sans identification expérimentale ni substance réelle.

    • Chemistry 2e — 12.4 Integrated Rate Laws — OpenStax, Rice University

      First-Order Reactions : [A]t = [A]0 exp(−kt) ; The Half-Life of a Reaction, First-Order Reactions : t½ = ln(2)/k ; tableau 12.2. Consulté le 2026-10-23.

  2. Calcul reproductible

    Dans le lot fermé supposé et pour A → B de rapport 1:1, la quantité de B formée vaut la quantité initiale moins celle de A restante.

    Méthode : Le choix A → B est une stœchiométrie 1:1 avec B absent initialement. À chaque mole de A consommée correspond une mole de B formée : nB = n0 − nA et nA + nB = n0. À 2 min dans l’exemple : 40 mol de A + 40 mol de B = 80 mol. Ce bilan découle des hypothèses du modèle ; la source étaye la loi cinétique, pas la conservation générale du nombre de moles.

    Portée : La conservation du total de moles dépend ici de la stœchiométrie 1:1 ; elle ne vaut pas pour toutes les réactions. Aucune entrée, sortie ni réaction secondaire.

    • Chemistry 2e — 12.4 Integrated Rate Laws — OpenStax, Rice University

      First-Order Reactions : [A]t = [A]0 exp(−kt) ; The Half-Life of a Reaction, First-Order Reactions : t½ = ln(2)/k ; tableau 12.2. Consulté le 2026-10-23.

  3. Limites du modèle

    Cette expérience applique une cinétique idéale irréversible à volume constant ; elle ne prédit pas la cinétique d’une substance réelle.

    Méthode : La loi de premier ordre est retenue a priori. Le modèle ne contient ni température, ni mécanisme réactionnel, ni mesure permettant d’estimer k ; sa demi-vie est un paramètre choisi. Les jauges montrent les fractions de la quantité initiale, pas une vitesse instantanée de réaction.

    Portée : Ni protocole expérimental, ni réaction inverse, ni variation de volume ou effet thermique ; aucune application médicale ou radioactive. L’animation éventuelle ne suit pas des molécules.

    • Chemistry 2e — 12.4 Integrated Rate Laws — OpenStax, Rice University

      First-Order Reactions : [A]t = [A]0 exp(−kt) ; The Half-Life of a Reaction, First-Order Reactions : t½ = ln(2)/k ; tableau 12.2. Consulté le 2026-10-23.

Une conversion d’ordre zéro : une quantité fixe par minute

Dans l’ordre zéro, choisissez 80 mol et 3 mol/min. À 0, 2 puis 4 min, A passe de 80 à 74 puis 68 mol : chaque intervalle de 2 min consomme 6 mol.

À vous d’expérimenter

Une conversion d’ordre zéro : une quantité fixe par minute

Un lot fermé idéal transforme A en B dans un rapport 1:1. Choisissez une vitesse constante de consommation en mol/min et comparez les quantités.

Quantité de A restante
74,000 mol
Quantité de B formée
6,000 mol

Voir le mécanisme

Une même quantité initiale, conversion à vitesse constante

Une même quantité initiale, conversion à vitesse constanteLes proportions décrivent la composition relative du même lot idéal, sans prédire un volume. La vitesse de consommation est constante par hypothèse ; le dessin ne suit pas de molécules.Même lot fermé A → B (1:1)Même lot fermé A → B(1:1)Répartition de la quantitéRépartition de la quantité

Sur petit écran, faites défiler le schéma ; au clavier, utilisez les flèches, Début ou Fin.

Les proportions décrivent la composition relative du même lot idéal, sans prédire un volume. La vitesse de consommation est constante par hypothèse ; le dessin ne suit pas de molécules.
  • Même lot fermé A → B (1:1) · A restant
  • Même lot fermé A → B (1:1) · B formé
Quantité restante de A
74,000 mol
Quantité formée de B
6,000 mol
Fraction initiale encore sous forme A
0,925 sans unité
Fraction initiale convertie en B
0,075 sans unité
Même lot fermé A → B (1:1) · A restant
92,5 %92,5 %
Même lot fermé A → B (1:1) · B formé
7,5 %7,5 %

Instantané de composition : les glyphes sont un échantillon illustratif, pas un comptage de molécules. Leur mise en évidence sur demande ne déplace aucun composant et ne change aucune quantité.

Animation sur demande, sans échelle physique.
Paramètres du modèle
De 0,00 à 8,00 min.
De 1,00 à 5,00 mol/min.
De 50,00 à 100,00 mol.

Valeurs initiales calculées ci-contre. Activez JavaScript pour les modifier.

Que constatez-vous ?

Gardez 80 mol et 3 mol/min. Comparez 2 puis 4 min : consomme-t-on la même quantité de A pendant chaque intervalle de 2 min ?

À vitesse supposée constante, des durées égales consomment des quantités égales. Cette loi diffère d’une consommation proportionnelle à la quantité restante.

Formule et limites du modèle

nA = n0−r×t ; nB = r×t ; nA+nB = n0

  • Réaction hypothétique irréversible A → B de stœchiométrie 1:1 ; B absent au départ, lot fermé et volume constant.
  • La vitesse r en mol/min est une hypothèse constante sur le domaine retenu, non une constante cinétique en mol/L/min. À volume V fixé, r = kV pour une loi de concentration d’ordre zéro.
  • Le domaine évite l’épuisement : 50 mol − 5 mol/min × 8 min = 10 mol de A au minimum. La droite ne doit jamais être prolongée vers une quantité négative.
  • L’ordre zéro peut n’être valable que sous certaines conditions ; aucune substance réelle, température, catalyseur, réaction inverse ou effet thermique n’est prédit.
  • Le total de moles est conservé ici grâce au rapport 1:1, pas dans toutes les réactions. Aucune application médicale, radioactive ou procédure expérimentale.

Modèle : zero-order-conversion · Révision 2026-10-23.1.

Sources et repères pour vérifier :

Vérifier les calculs et leur portéeSources, calculs et limites

Chaque affirmation ci-dessous renvoie à une source ou à une méthode reproductible.

  1. Calcul reproductible

    Dans la conversion idéale d’ordre zéro retenue, des durées égales consomment des quantités égales de A.

    Méthode : La source écrit [A](t) = [A]0 − kt. À volume V constant, nA = V[A] et r = Vk, donc nA(t) = n0 − rt. Le paramètre r est ici un débit de consommation en mol/min, différent de k exprimé en concentration par minute. Avec 80 mol, r = 3 mol/min et t = 2 min : 74 mol restent ; après 4 min : 68 mol.

    Portée : Vitesse constante supposée dans le domaine choisi ; l’ordre zéro peut exiger des conditions particulières et ne doit pas être prolongé après épuisement.

    • Chemistry 2e — 12.4 Integrated Rate Laws — OpenStax, Rice University

      Zero-Order Reactions : rate = k et [A]t = [A]0 − kt ; conditions particulières de validité, impossibilité de prolonger jusqu’à une concentration négative ; tableau 12.2. Consulté le 2026-10-23.

  2. Calcul reproductible

    Le lot fermé A → B de rapport 1:1 conserve ici nA + nB, et le domaine choisi garde au moins 10 mol de A.

    Méthode : B est absent initialement et chaque mole de A consommée forme une mole de B : nB = rt et nA + nB = n0. La quantité minimale vaut 50 mol − (5 mol/min × 8 min) = 10 mol. Le modèle n’a donc pas besoin d’un écrêtage artificiel à zéro et refuse les entrées hors de ce domaine.

    Portée : La conservation du total de moles découle seulement de la stœchiométrie 1:1 choisie ; aucune entrée, sortie ni réaction secondaire.

    • Chemistry 2e — 12.4 Integrated Rate Laws — OpenStax, Rice University

      Zero-Order Reactions : rate = k et [A]t = [A]0 − kt ; conditions particulières de validité, impossibilité de prolonger jusqu’à une concentration négative ; tableau 12.2. Consulté le 2026-10-23.

  3. Limites du modèle

    L’ordre zéro est une hypothèse pédagogique limitée à une plage sans épuisement, pas la cinétique prédite d’une substance.

    Méthode : La source précise que la vitesse constante ne peut rester finie une fois le réactif absent et que certaines réactions ne suivent cette loi que sous des conditions spécifiques. Ici, ni température, catalyseur, mécanisme ni constante mesurée n’est calculé ; r est saisi.

    Portée : Pas de protocole de laboratoire, réaction inverse, variation de volume, effet thermique ni application médicale ou radioactive ; le dessin montre une composition relative.

    • Chemistry 2e — 12.4 Integrated Rate Laws — OpenStax, Rice University

      Zero-Order Reactions : rate = k et [A]t = [A]0 − kt ; conditions particulières de validité, impossibilité de prolonger jusqu’à une concentration négative ; tableau 12.2. Consulté le 2026-10-23.

Réutiliser ce que vous avez compris

À vous de transférer : comparez 50 puis 100 mol au départ dans chacun des deux modèles, sans modifier la demi-vie ou la vitesse saisie. Dans le premier ordre, la quantité consommée sur une même durée double. Dans l’ordre zéro retenu, elle reste identique tant que la loi et le domaine sans épuisement sont respectés.

Hypothèses et limites

Ces réactions hypothétiques sont irréversibles, fermées, à volume constant et de rapport A→B 1:1, avec B absent initialement. Seul ce rapport conserve ici le total de moles. Aucune substance réelle, température, application médicale ou procédure expérimentale n’est prévue.

Continuer à lire

Pour vérifier les deux lois, consultez le chapitre OpenStax sur les lois de vitesse intégrées. Pour comparer avec une autre grandeur conservée, retrouvez le guide des transferts d’énergie.

Retrouvez toutes les expériences et les autres guides : Comprendre les circuits électriques · Comprendre les transferts d’énergie · Comprendre les files d’attente.