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La vitesse de réaction des solutions

Par Mathieu le 31/10/2008 Ressources > Physique-Chimie > Terminale S > Suivi Temporel d’une Transformation Chimique

1. Réaction entre l’eau oxygénée et l’ion iodure

1. Demi-équations

H2O2/H2O  et I2/I-

I2 : diiode : coloration jaune.

=> H2O2 + 2H+ + 2e- = H2O + H2O

=> 2I- = I² + 2e-

2. Equation globale

H2O2 (aq) + 2H+(aq) +2I-(aq) = I²(aq) + 2H2O(l)

Le diiode apparaît lentement en solution, c’est pourquoi la coloration dûe au diiode apparaît.

3. Moyen pour suivre l’évolution du système.

Pour connaitre l’évolution, il faut connaître l’évolution de l’avancement au cours du temps.

2. La spectrophotométrie

Elle ne peut s’utiliser que lorsque les éspèces chimiques sont colorées.

1. Principe

Les espèces chimiques colorées ont la particularité d’absorber une certaine quantité de matière de lumière.

 

Connaissant I et I0, on peut déterminer ce qu’on appelle l’absorbance A de la solution. Cette absorbance se mesure à l’aide d’un spectrophotomètre.

L’absorbance est un nombre sans unité. On règle le spectrophotomètre sur la longueur d’onde λ  pour laquelle la solution possède son maximum d’absorbance.

2. Loi de Beer- Lambert

 

L’absorbance A d’une solution est proportionnelle à la concentration.

A = k . C

k dépend de l’espèce chimique colorée ou de la largeur de la cuve.

k = ε . l

(l = largeur en mètre, ε = coef d’extinction molaire)

A = k . C = ε . l . C

3. Suivi temporel d’une transformation chimique

Pour suivre l’évolution au cours d’une transformation au cours du temps, il suffit de connaitre l’évolution de l’avancement x au cours su temps : x = f(t).

D’après l’équation écrite précédemment,

ηI2 (formé) = x

ηI2 (t) = x(t)

ηI2 (t) = [I2]t * V = x(t)

par exemple si on mesure A : A(t) = k [I2] = k (x(t))/V => x(t) = (A(t) *V)/k

1. Courbe d’évolution de x = f(t).

Au cours du temps, la valeur de x va tendre vers une valeur qui est l’avancement final.

2. Vitesse de réaction

1. Définition

On définit la vitesse de réaction à l’instant t, Vt

2. Détermination de V (graphiquement)

la vitesse de réaction est proportionnelle à la dérivée de x en fonction du temps.

 (coefficient directeur de la tangente à l’instant t . )

3. Evolution de la vitesse de réaction au cours du temps.

La vitesse étant proportionnelle à la dérivée, pour connaître son évolution il suffit de connaitre l’évolution des coefficients directeurs des tangentes au cours du temps.

a0 > a1 > a2 => V0 > V1 > V2

La vitesse au cours du temps diminue car les coefficients directeurs de la courbe diminuent jusqu’à ce qu’elle soit constante (inexistence).

Remarque : Les réactifs disparaissent, les concentrations des réactifs diminuent, donc la vitesse diminue.

4. Temps de demi-réaction.

C’est la durée au bout de laquelle l’avancement x a atteint la moitié de sa valeur finale. A  t = t1/2, on a x(t1/2) = xf / 2.

 

4. Méthodes utilisées pour suivre une transformation chimique. x = f(t)

1. Spectrophotométrie : A = k [ ]. (ND)

 => n dépend de x

2. Dosage (Titrage) (D)

Grâce à une solution titrante de C connue, on en déduit la concentration d’une espèce chimique inconnue.

[  ] => n => x

3. Conductimétrie, dosage.(D)

Une solution contenant des ions en conductimétrie.

Conductivité σ = σ+ + σ-

σ = λ+[M+] + λ-[M-]

σ en S/m; λ en S*m²*mol; M en mol/m3

4. Mesure de pression (ND)

Si l’un des réactifs ou l’un des produits formés est gazeux, on peut suivre l’évolution d’avancement

PV = ηRT

P en Pa; V en m3; η en mol; R=8.31; T en K.

Remarque : Parmis ces méthodes, certaines sont dites destructives(D), d’autres non destructives(ND).

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