Cette partie prolonge l’étude de la modélisation macroscopique des transformations chimiques en abordant leurs caractéristiques cinétiques : vitesse volumique de disparition d’un réactif, vitesse volumique d’apparition d’un produit et temps de demi-réaction. La vitesse volumique, dérivée temporelle de la concentration de l’espèce, est privilégiée car elle est indépendante de la taille du système. L’approche expérimentale permet d’éclairer le choix d’un outil de suivi de la transformation, de mettre en évidence les facteurs cinétiques et le rôle d’un catalyseur, de déterminer un temps de demi-réaction et de tester l’existence d’une loi de vitesse. La « vitesse de réaction », dérivée temporelle de l’avancement de réaction, n’est pas au programme. Les mécanismes réactionnels sont présentés comme des modèles microscopiques élaborés pour rendre compte des caractéristiques cinétiques par l’écriture d’une succession d’actes élémentaires. Les exemples de mécanismes réactionnels sont empruntés à tous les domaines de la chimie. Les domaines d’application sont variés : santé, alimentation, environnement, synthèses au laboratoire ou dans l’industrie, etc.

Les transformations nucléaires, introduites en classe de seconde, sont réinvesties dans l’enseignement scientifique en classe de première où sont abordés, de manière qualitative ou graphique, le caractère aléatoire de la désintégration de noyaux radioactifs et la décroissance de l’activité d’un échantillon. En classe terminale, il s’agit de passer de l’étude limitée au cas de durées discrètes (multiples entiers du temps de demi-vie) à une loi d’évolution d’une population de noyaux régie par une équation différentielle linéaire du premier ordre. Cette partie permet de réinvestir la notion d’isotope, d’utiliser le diagramme (N,Z), d’identifier le type de radioactivité et d’écrire des équations de réaction de désintégration. Des applications peuvent être proposées dans les domaines de l’archéologie, de la santé, de la médecine, du stockage des substances radioactives, de la protection, etc.

Le caractère non total des transformations, introduit en classe de première, a été attribué aux transformations pour lesquelles l’avancement final est inférieur à l’avancement maximal ; en classe terminale, il est modélisé par deux réactions opposées qui conduisent à des vitesses de disparition et d’apparition égales dans l’état final, ce qui correspond à un état d’équilibre dynamique du système. Pour ces transformations, le quotient de réaction Q r évolue de manière spontanée jusqu’à atteindre, dans l’état final, la valeur de la constante d’équilibre K(T). Dans le cas des transformations totales, la disparition d’un réactif intervient alors que la valeur du quotient de réaction Q r n’a pas atteint K(T). La notion de pression partielle n’étant pas abordée, on limite l’étude aux espèces liquides, solides ou dissoutes. Le quotient de réaction est adimensionné. Le critère d’évolution est appliqué, d’une part, à des systèmes oxydant-réducteur conduisant à étudier le fonctionnement des piles et, d’autre part, à des systèmes acide-base dans l’eau. Le passage d’un courant au sein d’un système oxydant-réducteur permet de forcer le sens de son évolution ; ceci est illustré par l’étude du fonctionnement des électrolyseurs. Cette partie permet de sensibiliser aux enjeux de société et d’environnement liés au stockage d’énergie sous forme chimique et à la conversion d’énergie chimique en énergie électrique. Elle fait écho à la thématique abordée dans le programme de l’enseignement scientifique de la classe terminale sur la gestion de l’énergie.