Bac physique-chimie Terminale 2026 : cinétique et catalyse

La cinétique est l'un des chapitres les plus rentables de la spécialité physique-chimie en Terminale : les attendus sont précis, les exercices se ressemblent d'une session à l'autre et la part de calcul reste modeste face à la part de méthode. Chez Majorant, nos mentors de Mines Paris et de l'ENS le confirment session après session : un élève qui sait lire un graphe de concentration, définir proprement une vitesse et manipuler le temps de demi-réaction sécurise une note solide sur cette partie. Dans cet article, Ethan H. (Mines Paris) reprend tout le chapitre pas à pas : définition et calcul de la vitesse de réaction, facteurs cinétiques, méthodes de suivi, loi d'ordre 1, catalyse sous ses trois formes, un exercice corrigé type bac, les erreurs qui coûtent des points et un plan de révision efficace.

Qu'est-ce que la cinétique chimique et pourquoi est-elle au programme du bac 2026 ?

La cinétique chimique est l'étude de la vitesse d'évolution d'un système chimique, c'est-à-dire de la rapidité avec laquelle les réactifs se transforment en produits. Elle répond à une question que la thermodynamique ne traite pas : une réaction peut être totale et favorable, mais mettre une seconde ou plusieurs jours à se produire.

Au programme de spécialité physique-chimie de Terminale, la cinétique s'articule autour de trois idées :

1. Définir et mesurer une vitesse de réaction ou de disparition/formation d'une espèce.
2. Identifier les facteurs cinétiques qui modifient cette vitesse (concentration, température) et le rôle particulier du catalyseur.
3. Exploiter un suivi temporel pour caractériser l'évolution, notamment via une loi de vitesse d'ordre 1 et le temps de demi-réaction.

Le chapitre prolonge naturellement celui sur les transformations chimiques et l'avancement de réaction : sans maîtrise du tableau d'avancement, la cinétique reste floue. C'est le premier réflexe à consolider.

Comment définir et calculer la vitesse d'une réaction chimique ?

La vitesse de disparition et de formation

Pour une espèce chimique X, on définit une vitesse volumique à partir de la variation de sa concentration au cours du temps. Pour un réactif qui disparaît :

v = −d[X]/dt

Le signe « − » garantit que la vitesse est positive, puisque la concentration d'un réactif diminue (sa dérivée est négative). Pour un produit qui se forme, on écrit v = +d[X]/dt.

Graphiquement, cette vitesse est la valeur absolue de la pente de la tangente à la courbe [X] = f(t) à l'instant considéré. C'est LE geste central du chapitre : savoir tracer une tangente et calculer son coefficient directeur.

Une vitesse qui diminue au cours du temps

Point de compréhension essentiel : dans la très grande majorité des réactions étudiées, la vitesse est maximale au début (réactifs abondants) puis décroît au fur et à mesure que les réactifs s'épuisent. Sur la courbe [réactif] = f(t), cela se traduit par une pente très raide au départ qui s'aplatit progressivement vers un palier.

Lien avec la vitesse de réaction

À partir de l'équation-bilan et des coefficients stœchiométriques, on relie les vitesses de chaque espèce à une vitesse de réaction unique v = (1/νᵢ)·d[Xᵢ]/dt. Au bac, on reste le plus souvent sur la vitesse de disparition d'un réactif suivi expérimentalement, ce qui simplifie l'exploitation.

Quels sont les facteurs cinétiques à connaître pour le bac ?

Deux facteurs cinétiques sont explicitement au programme, plus le catalyseur traité à part.

La concentration

Plus les réactifs sont concentrés, plus les chocs entre entités réactives sont fréquents, donc plus la réaction est rapide. C'est pourquoi la vitesse chute quand les réactifs se raréfient.

La température

La température est le facteur le plus spectaculaire. Une élévation de quelques dizaines de degrés peut multiplier la vitesse. Deux applications concrètes reviennent tout le temps :

• La trempe : on plonge le milieu réactionnel dans un bain d'eau glacée pour bloquer la réaction (vitesse quasi nulle), afin de figer le système avant un titrage. C'est un grand classique du protocole expérimental.
• Le chauffage à reflux pour accélérer une synthèse sans perdre de matière par évaporation.

Comment suit-on l'évolution d'une réaction expérimentalement ?

Trois méthodes de suivi cinétique sont au programme, chacune reposant sur une grandeur physique reliée à une concentration.

La spectrophotométrie

On mesure l'absorbance A d'une espèce colorée. La loi de Beer-Lambert A = ε·ℓ·c relie linéairement l'absorbance à la concentration. C'est la méthode reine car elle est non destructive et permet un suivi en continu.

• Adaptée dès qu'un réactif OU un produit est coloré (ex. le diiode I₂, les ions permanganate MnO₄⁻).
• On travaille à la longueur d'onde d'absorption maximale λmax pour maximiser la sensibilité.

Le titrage (dosage)

On réalise des prélèvements à différents instants, on effectue une trempe, puis on titre l'espèce d'intérêt. Chaque titrage donne un point de la courbe [X] = f(t). Méthode précise mais destructive et discontinue. Elle mobilise tout le savoir-faire du chapitre acide-base, pH et titrages.

La conductimétrie

On mesure la conductivité σ de la solution, reliée aux concentrations des ions présents via σ = Σ λᵢ·[Xᵢ]. Adaptée quand la réaction fait varier le nombre ou la nature des ions en solution. Suivi continu et non destructif, comme la spectrophotométrie.

Qu'est-ce que le temps de demi-réaction et comment l'exploiter ?

Le temps de demi-réaction t½ est la durée au bout de laquelle l'avancement de la réaction atteint la moitié de sa valeur finale (avancement maximal si la réaction est totale).

En pratique, sur une courbe de concentration :

• Si un réactif limitant disparaît, t½ est l'instant où sa concentration vaut la moitié de sa concentration initiale : [réactif](t½) = [réactif]₀ / 2.
• Si un produit se forme, t½ est l'instant où sa concentration atteint la moitié de sa valeur finale.

Pourquoi t½ est-il si utile ?

C'est un indicateur de la durée d'une réaction : plus t½ est petit, plus la réaction est rapide. On l'utilise pour :

1. Comparer deux expériences (avec/sans catalyseur, à deux températures) : celle qui a le plus petit t½ est la plus rapide.
2. Estimer la durée totale : on considère souvent qu'après environ 7 × t½, la réaction est pratiquement terminée dans le cas d'un ordre 1.
3. Caractériser une loi d'ordre 1 (voir ci-dessous), pour laquelle t½ possède une propriété remarquable.

Comment reconnaître et exploiter une loi de vitesse d'ordre 1 ?

La propriété graphique fondamentale

Une réaction suit une loi de vitesse d'ordre 1 par rapport à un réactif si sa vitesse est proportionnelle à la concentration de ce réactif :

v = k·[X]

où k est la constante de vitesse (qui, elle, dépend de la température). L'exploitation attendue au bac est essentiellement graphique et qualitative, avec deux signatures à connaître.

Signature n°1 : le temps de demi-réaction est constant

C'est LE critère le plus important à retenir. Pour une réaction d'ordre 1, t½ ne dépend pas de la concentration initiale. Concrètement : le temps pour passer de [X]₀ à [X]₀/2 est le même que pour passer de [X]₀/2 à [X]₀/4, et ainsi de suite.

Signature n°2 : la décroissance est exponentielle

Pour un ordre 1, la concentration suit [X](t) = [X]₀·e^(−k·t). La courbe présente une décroissance exponentielle caractéristique. On relie alors k et t½ par :

t½ = ln 2 / k ≈ 0,693 / k

Cette relation, quand elle est fournie, permet de calculer k à partir de t½ lu sur le graphe, ou l'inverse. Si vous êtes à l'aise avec la fonction exponentielle et le logarithme, cette partie devient purement mécanique.

Qu'est-ce que la catalyse et quels sont ses trois types ?

Un catalyseur est une espèce qui augmente la vitesse d'une réaction sans figurer dans le bilan : il est régénéré en fin de réaction et n'apparaît pas dans l'équation. Il agit en proposant un chemin réactionnel d'énergie d'activation plus faible. Points cruciaux :

• Un catalyseur n'modifie pas l'état final ni le sens d'évolution : il ne rend pas une réaction possible, il l'accélère seulement.
• Il est utilisé en petite quantité puisqu'il est régénéré.

Les trois types de catalyse au programme

La catalyse enzymatique

Les enzymes sont des catalyseurs biologiques d'une efficacité et d'une sélectivité remarquables. Elles n'agissent que dans une fenêtre étroite de température et de pH : au-delà, l'enzyme se dénature et perd son activité. C'est une source classique de questions qui croisent physique-chimie et SVT.

À quoi ressemble un exercice type bac corrigé sur la cinétique ?

Énoncé simplifié

On suit par spectrophotométrie la décomposition d'un réactif coloré A. Les mesures d'absorbance, converties en concentration via Beer-Lambert, donnent [A]₀ = 2,0 mmol·L⁻¹. On lit sur la courbe [A] = f(t) :

• [A] = 1,0 mmol·L⁻¹ à t = 40 s
• [A] = 0,50 mmol·L⁻¹ à t = 80 s
• [A] = 0,25 mmol·L⁻¹ à t = 120 s

Questions : (1) Justifier le choix de la spectrophotométrie. (2) Déterminer le temps de demi-réaction. (3) La réaction est-elle d'ordre 1 ? (4) Estimer la durée totale de la réaction.

Corrigé pas à pas

(1) A est coloré, donc son absorbance est mesurable et reliée à sa concentration par la loi de Beer-Lambert A = ε·ℓ·c. La méthode est non destructive et permet un suivi continu : c'est la plus adaptée.

(2) t½ correspond à [A] = [A]₀/2 = 1,0 mmol·L⁻¹. La lecture donne directement t½ = 40 s.

(3) Vérifions la signature de l'ordre 1 : la concentration est divisée par 2 sur des intervalles successifs.

• De 2,0 à 1,0 : Δt = 40 − 0 = 40 s
• De 1,0 à 0,50 : Δt = 80 − 40 = 40 s
• De 0,50 à 0,25 : Δt = 120 − 80 = 40 s

Le temps de demi-réaction est constant (40 s) quelle que soit la concentration de départ : la réaction est donc d'ordre 1. On peut préciser k = ln 2 / t½ ≈ 0,693 / 40 ≈ 1,7 × 10⁻² s⁻¹.

(4) Pour un ordre 1, la réaction est pratiquement terminée après environ 7 × t½, soit ≈ 280 s (environ 5 minutes).

Cet enchaînement — justifier la méthode, lire t½, tester sa constance, conclure — est le squelette réutilisable de presque tous les sujets de cinétique. Entraînez-vous à le réciter.

Quelles sont les erreurs classiques à éviter le jour du bac ?

1. Oublier le signe « − » dans v = −d[réactif]/dt, ou obtenir une vitesse négative sans réagir. Une vitesse est toujours positive.
2. Confondre vitesse et concentration. La vitesse est une pente, pas une ordonnée. Une concentration élevée ne signifie pas une vitesse élevée à cet instant.
3. Dire qu'un catalyseur déplace l'équilibre ou augmente le rendement. Faux : il n'agit que sur la vitesse, jamais sur l'état final.
4. Écrire le catalyseur dans l'équation-bilan. Il n'y figure pas puisqu'il est régénéré (on peut le noter au-dessus de la flèche).
5. Vérifier l'ordre 1 sur un seul intervalle. Il faut montrer que t½ est constant sur plusieurs divisions par 2, sinon la conclusion n'est pas justifiée.
6. Négliger la trempe dans l'analyse d'un protocole par titrage, ou mal l'expliquer.
7. Confondre la constante de vitesse k et le temps de demi-réaction t½. k dépend de la température ; t½ = ln 2 / k.

Comment réviser efficacement le chapitre cinétique et catalyse ?

Voici le plan de révision que nos mentors recommandent, condensé sur environ une semaine.

Trois principes de méthode pour rentabiliser ces révisions :

• Privilégiez les annales. La cinétique est très standardisée : faire 4 ou 5 sujets vous expose à la quasi-totalité des configurations possibles.
• Travaillez le geste graphique au brouillon : tracer une tangente proprement, repérer t½, diviser par 2. C'est 60 % des points du chapitre.
• Reliez le chapitre au reste de la spécialité grâce à une vision d'ensemble du programme de physique-chimie de Terminale pour ne pas réviser en silo.

Notre conseil final d'Ethan H. (Mines Paris)

Règle 1 — La vitesse est une pente. Chaque fois que vous voyez une courbe de concentration, pensez « tangente » : c'est le réflexe qui débloque 90 % des questions.

Règle 2 — t½ est votre couteau suisse. Il mesure la rapidité, permet de comparer deux expériences et, s'il est constant, signe l'ordre 1. Apprenez à le lire les yeux fermés.

Règle 3 — Le catalyseur accélère, point. Il ne change ni l'état final, ni le rendement, ni l'équation-bilan.

La cinétique récompense la rigueur méthodique bien plus que le talent calculatoire : c'est exactement le genre de chapitre où un travail structuré paie immédiatement. Si vous maîtrisez la lecture graphique, les trois méthodes de suivi et les trois types de catalyse, vous abordez cette partie de l'épreuve avec une longueur d'avance. Chez Majorant, nos mentors de Mines Paris, de l'ENS, de Polytechnique et de CentraleSupélec ont vu des dizaines d'élèves transformer ce chapitre en machine à points. Faites-en l'un de vos points forts, préparez sereinement votre organisation du jour J et la mention n'est plus une abstraction mais un objectif atteignable.

FAQ

Comment calcule-t-on la vitesse d'une réaction chimique en Terminale ?

On calcule la vitesse comme la valeur absolue de la pente de la tangente à la courbe de concentration. Pour un réactif, v = −d[X]/dt, le signe « − » assurant une vitesse positive. En pratique, on trace la tangente à l'instant voulu et on détermine son coefficient directeur.

Qu'est-ce que le temps de demi-réaction t½ ?

C'est la durée au bout de laquelle l'avancement atteint la moitié de sa valeur finale. Concrètement, c'est l'instant où la concentration du réactif limitant vaut la moitié de sa valeur initiale. Plus t½ est petit, plus la réaction est rapide.

Comment savoir si une réaction est d'ordre 1 sur un graphique ?

Il suffit de vérifier que le temps de demi-réaction est constant. Mesurez le temps mis pour diviser la concentration par 2 à plusieurs endroits de la courbe : s'il est identique partout, la réaction est d'ordre 1. La décroissance est alors exponentielle, avec t½ = ln 2 / k.

Quelle est la différence entre catalyse homogène, hétérogène et enzymatique ?

Elles se distinguent par la phase du catalyseur. En catalyse homogène, catalyseur et réactifs sont dans la même phase (souvent en solution). En catalyse hétérogène, le catalyseur est dans une phase différente (solide agissant sur un liquide ou un gaz). La catalyse enzymatique utilise une enzyme biologique, très sélective et sensible au pH et à la température.

Un catalyseur augmente-t-il le rendement d'une réaction ?

Non, un catalyseur n'agit que sur la vitesse, pas sur l'état final. Il accélère la réaction en abaissant l'énergie d'activation, mais il ne modifie ni le rendement, ni le sens d'évolution, ni l'avancement final. Il est régénéré et n'apparaît donc pas dans l'équation-bilan.

Pourquoi fait-on une trempe lors d'un suivi cinétique par titrage ?

La trempe refroidit brutalement le prélèvement pour bloquer la réaction. En abaissant fortement la température, on annule quasiment la vitesse : le système n'évolue plus pendant le titrage, ce qui permet de mesurer la concentration correspondant précisément à l'instant du prélèvement.

Quelles méthodes de suivi cinétique faut-il connaître pour le bac ?

Trois méthodes : la spectrophotométrie, le titrage et la conductimétrie. La spectrophotométrie exploite l'absorbance d'une espèce colorée (Beer-Lambert) ; le titrage mesure une concentration par dosage après trempe ; la conductimétrie suit la conductivité liée aux ions en solution. Les deux premières et la dernière ont chacune leur domaine d'usage privilégié.

Le chapitre cinétique est-il difficile au bac de physique-chimie ?

Non, c'est l'un des chapitres les plus accessibles et les plus rentables. Les exercices sont standardisés, la part de calcul est faible et l'essentiel repose sur la lecture graphique et quelques définitions de cours. Avec 4 ou 5 annales travaillées et la méthode de lecture de t½ maîtrisée, vous sécurisez les points de cette partie.