Question concernant la cinétique chimique et taux de conversion

[invite6c627a56]

Bonjour,

J'ai une épreuve de génie chimique (nous n'en sommes qu'aux bases de la matière) demain et le professeur a dit quelque chose qui m'a interpellé lors de la révision d'un examen précédant. Voici le problème en question :


3A -> B + C avec r₁ = k₁*C_A
2C + A -> 3D avec r₂ = k₂*C_C²*C_A
4D + 3C -> 3E avec r₃ = k₃*C_D*C_C

toutes les constantes de vitesses sont données, toutes les concentrations initiales sont nulles sauf celle de A, qui est donnée.

la question est de déterminer les vitesses de transformation de A, B, C, D et E (en mol/m³*s) lorsque le taux de conversion de A vaut 50%.
Le professeur a dit que cet exercice n'avait pas de réponse numérique, qu'il n'était pas possible d'en donner dû au fait "qu'on ne connaisse pas la sélectivité".

Or pour moi, je pensais l'exercice faisable en simulant le profil des concentrations au cours du temps sur par exemple excel ou un autre logiciel avec la méthode d'Euler ou une méthode plus développée, puis à partir de ce profil, trouver le temps auquel [A] = 0.5*[A]₀ (lorsque la conversion de A est de 50%), puis, grâce à la simulation, j'aurais accès aux concentration de tous les autres réactifs/produits et pourrait donc déterminer toutes les vitesses instantanées.
Aurais-je mal compris le concept de conversion, et la conversion ne s'applique que vis-à-vis d'une réaction spécifique ? Où est ce que dans un cas d'un pareil système avec plusieurs réactions simultanées dont une substance est le réactif de deux des réactions (par exemple, A dans ce cas de l'exercice), il est tout de même possible de parler d'une conversion de 50% lorsque 50% du réactif a été consommé, indépendamment de la proportion par laquelle le réactif a été consommé pour une ou l'autre réaction ?

D'avance merci,

Yan Dupasquier
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[jeanne08]

Si une méthode mathématique permet de connaître correctement l'évolution des différentes concentrations à partir des équations différentielles les liant je ne vois pas pourquoi on ne pourrait pas connaître ces concentrations (donc les vitesses) quand la concentration en A est 0.5 fois la concentration initiale .

[invite6c627a56]

Merci pour la réponse,

Je vois tout à fait ce que vous voulez dire, peut-être ais-je mal formulé ma question. Oui, il est tout à fait possible de déterminer toutes les concentrations lorsque la [A] = 0.5*[A]₀, et dès lors de calculer toutes les vitesses instantanées. Mais dans le cas ou la variation de [A] est affecté par deux réaction différentes dont il est le réactif, peut-on effectivement parler de "taux de conversion de 50%" ? Ou la notion de taux de conversion ne s'applique-t-elle uniquement à un réactif dans le cadre d'une et une seule réaction chimique ayant lieu ?
D'après la définition du taux de conversion (X=n_i,0-n_i/n_i,0, je ne verrais pas de problème à ce qu'il soit applicable lorsque la concentration du réactif est influencée par deux réactions différentes, mais le professeur semblait suggérer que non si j'ai bien compris ce qu'il voulait dire. Il semblait suggérer que comme on ne sait pas la fraction de concentration consommée par la réaction A et la fraction de concentration consommée par la réaction B, alors on ne pouvait pas établir de taux de conversion pour une ou l'autre réaction. Pourtant le taux de conversion, par définition, ne semble pas impliquer que le réactif doit être consommé par une seule réaction, et la donnée de l'exercice ne mentionne pas une "conversion par la réaction 1" ou quelque chose comme ça, si vous voyez ce que je veux dire.

[jeanne08]

Je vois finalement très bien ce que tu veux dire ... et je n'ai pas de réponse . C'est vrai quez le taux de conversion de A laisserait sous entendre que A se transforme selon une seule réaction mais je n'en mettrai pas ma main à couper ... bref je ne sais pas répondre à ta question !

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6c627a56]

Merci pour vos réponses,

Le sujet peut-être clos, je vais tenter de contacter mon professeur avant l'épreuve et d'éclaircir ce qu'il essayait d'expliquer avant l'heure échéante.