Chap 2 Et 3 Chimie Ts 2009

Chimie Chapitre 2.

Suivi Temporel d’une Transformation Objectifs: Suivre une transformation chimique au cours du temps Définir et mesurer la vitesse « volumique » d’une transformation chimique.

I.

Présentation

Une méthode Physique La spectrophotométrie

Une méthode Chimique Le titrage

Idée : trouver une quantité mesurable au cours du temps, proportionnelle à la concentration ou à la quantité de matière de l’espèce suivie. quantité mesurable Absorban ce

C, n

Pour un produit

A Pour un réactif

Volume équivalen t Veq

temps t

II. Suivi Spectrophotométrique

T P

Lorsque le lumière arrive sur un milieu homogène, une partie de cette lumière incidente est réfléchie, une partie est absorbée par le milieu et le reste est transmis. longueur de la cuve On défini la grandeur l Absorbance A I0(λ ) comme : I (λ ) A= Log (I0/I) Grandeur sans unité !

Le rapport I0/I et donc A= Log (I0/I) va dépendre de la longueur d’onde de la lumière incidente : longueur de la cuve l I0(λ )

I (λ )

Afin d’augmenter l’amplitude des variations de A (en fonction de la concentration de la solution)… On filtrera la lumière incidente de façon à n’envoyer que des rayonnements présentant le maximum d’absorbance.

Quelle relation entre absorbance et concentration ? Loi de Berr-Lambert (XIXième )

C’est la loi fondamentale de la spectrophotométrie. Elle stipule que :

Concentration mol.L-

Aλ =k C

Absorban ce

Facteur qui dépend de la largeur l de la cuve et de la nature de la solution

I0(λ )

Solution colorée de concentration C (espèce colorée)

I (λ )

1

Autrement dit… L’absorbance est proportionnelle à la concentration de l’espèce colorée en solution.

 Valable dans un large domaine de concentration

l

 Et pour une radiation monochromatique

Courbe d’étalonnage : A750

C’est ainsi que l’on appelle la courbe représentative de la relation

K s’identifie à la pente de cette droite ! 0, 5

Aλ =k C

Remarque 1 : L’absorbance du solvant a été déduite. Remarque 2 : lorsque la solution contient deux solutés colorés, les absorbances s’ajoutent 2 Aλ = Aλ 1+ AC . λ

0,05

(mol.L1 )

Au final :

si nous disposons d’une solution dont une espèce est colorée et que la concentration de cette espèce évolue en fonction du temps, par exemple :

H2O2(aq) + 2H3O+(aq) + 2I-(aq) = 4H2O+ I2(aq) I2 est une espèce colorée

courbe d’étalonnage spectrophotométrique de I2

A550

[I2]

A550

t

[I2]

t

III.Suivi cinétique par titrage

TP

Nous allons traiter cette section et la suite sur le même exemple : H2O2(aq) + 2H3O+(aq) + 2I-(aq) = 4H2O+ I2(aq)

Problèmes : Comment dire « STOP » à la réaction pour doser I2 à un instant t donné ? Comment doser le diiode I2 produit ?

Problème 1 : Comment dire « STOP » à la réaction pour doser I2 à un instant t donné ?

Extraire une partie de la solution et

Réaliser une « TREMPE » La température est un facteur cinétique !

Problème 2 : Comment doser le diiode I2 produit ?

L’ion thiosulfate S2O32 C’est un réducteur incolore, stun bonréactif titrant capable de réduire eles ions I2  La TRANSFORMATION entre S2O32- et I2 est RAPIDE.  La TRANSFORMATION entre S2O32- et I2 est TOTALE.

I2(aq) + 2 S2O32- (aq) = 2I-(aq) +S4O62- (aq)

car

 Avancement de la réaction « principale » Dresser le tableau d’avancement de la réaction entre l’eau oxygénée et l’ion iodure :

H2O2(aq) + 2H3O+(aq) +2 I-(aq) = 4H2O+ I2(aq) État initial (mol)

État intermédiaire État final (mol)

Et exprimer la quantité de matière de diiode formée en fonction de x

Ainsi, on a

n(I2)t=x

 Avancement de la réaction de dosage Dresser le tableau d’avancement de la réaction entre le diiode formé et l’ion thiosulfate versé à l’équivalence :

I2(aq) + 2 S2O32- (aq) = 2I-(aq) +S4O62- (aq) État initial (mol) État intermédiaire État final (mol)

Exprimer enfin n(I2)t en fonction de Veq et de la concentration C de la solution titrante

Résultat du travail pratique t (min) Veq (ml)

X (mol)

2

5

10

15

20

25

30

40

IV.Temps de demi réaction t1/2 Définition : le temps de demi-réaction t1/2 est le temps au bout duquel l’avancement x de la réaction prend la moitié de sa valeur finale. Avanceme nt X(mol)

xf Xf/2 t1/2 temps t

Encore une fois… x (mol) xmax

xmax /2 L ’abscisse du point de la courbe  d ’ordonnée xmax /2 est t1/2 0

t1/2

t

V.Vitesse de réaction Définition : la vitesse volumique de réaction est le « taux volumique » d’accroissement de l’avancement au cours du temps. Mais encore… Vitesse en…

Avancement de la réaction

v = 1/V dx/dt

(mol)

en seconde Volume du système chimique (L) Se calculer, si l’on dispose de la Cette vitesse fonction x(t) peut Se Mesurer, si l’on dispose du graphe x(t)

Comment mesurer graphiquement des vitesses volumiques instantanées ? Avanceme nt X(mol)

∆ x

v(t) ≈ 1/V (∆ x/∆ t)t

t ∆t

temps t

Application aux résultats du TP :