Spé. Physique-Chimie · Terminale · cours rédigé et vérifié par Claryo, conforme au Bulletin officiel
Un catalyseur est une espèce qui augmente la vitesse d'une transformation chimique sans figurer dans son équation de bilan. Il est consommé lors d'une étape puis régénéré au cours d'une étape ultérieure, si bien qu'on le retrouve intact à la fin. Point capital : un catalyseur n'agit que sur la cinétique. Il ne modifie ni le sens d'évolution du système, ni son état final : les quantités finales de produits et l'avancement final sont les mêmes qu'en l'absence de catalyseur, seul le temps pour les atteindre est raccourci.
On classe les catalyses selon les phases en présence. En catalyse homogène, le catalyseur et les réactifs sont dans une même phase, en général tous en solution (ions H^+, Fe^{2+}, etc.). En catalyse hétérogène, le catalyseur est dans une phase distincte, souvent un solide ; la réaction se déroule alors à sa surface (platine et palladium d'un pot catalytique). En catalyse enzymatique, le catalyseur est une enzyme, biocatalyseur très efficace et spécifique (la catalase décompose l'eau oxygénée).
Pour identifier le type de catalyse, on compare la phase du catalyseur à celle des réactifs : même phase, catalyse homogène ; phases différentes, catalyse hétérogène ; enzyme, catalyse enzymatique. Pour montrer qu'un catalyseur ne change pas l'état final, on calcule la quantité de produit attendue à partir des quantités initiales : elle est indépendante du catalyseur. Pour comparer deux catalyseurs, on observe lequel atteint l'état final le plus vite.
Ne jamais écrire le catalyseur dans le bilan stœchiométrique. Ne pas affirmer qu'un catalyseur déplace l'équilibre ou augmente le rendement final : il n'agit que sur la vitesse. Pour la catalyse hétérogène, retenir que c'est la surface qui compte, d'où la sensibilité à l'encrassement et aux poisons. Distinguer la quantité finale de produit (fixe) du débit instantané (variable).
Annonce d'emblée la règle d'or : un catalyseur accélère mais ne modifie pas l'état final. Cela te permet de prédire que deux courbes catalysées différemment atteignent le même palier, à des dates différentes. Pour la catalyse hétérogène, mentionne le rôle de la surface et propose d'augmenter la surface de contact pour aller plus vite. Vérifie tes quantités avec n = c\,V et tes volumes gazeux avec V = n\,V_m.