7/30/2019 Ch9 Temps Evolution Chimique

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Animation1. vitesse de raction entre les ions iodure etperoxodisulfate : influence de la temprature et desconcentrations initiales de I-; temps de demi-raction2. influence de la temprature, des quantits de matires

initiales et de la constante d'quilibre sur la cintique d'uneraction (Mr Gastebois)3. volution de vitesse volumique de raction4. volution de vitesse de raction: raction autocatalyse5. technique pour dterminer un temps de demi-raction6. pression, temprature, volume et nombre de particulesdans un piston.7. exemple de mcanisme de catalyse enzymatique

Table des matires

COMPRENDRE:

Lois et modles

Chapitre 9 : temps et volution chimique; cintique et catalyse

I) Evolution temporelle d'un systmechimique

1) transformation lente ou rapide ?Une raction est dite instantane lorsque l'volution du

systme s'effectue en une dure infrieure celle de la persistance rtinienne (0,1 seconde

environ)Exemple :

- raction de prcipitation du chlorure d'argent.- dosage entre un acide fort est une base faible.

Une raction est dite lente si elle dure de quelquessecondes quelques annes.

Exemple :- raction d'oxydorduction entre les ions

permanganate et l'acide oxalique (quelques minutes)- raction d'oxydorduction entre le dioxygne de

l'air et le mtal fer qui donne de l'oxyde de fer (la rouille!):3O2Fe2OFe +

La dure d'volution des systmes chimiques est variable:la cintique chimique est l'tude du droulementtemporelle des ractions chimiques.

2) facteur cintique: concentration des ractifsCliquer sur l'animation suivante 'vitesse de raction entreles ions iodure et peroxodisulfate : influence de la

temprature et des concentrations initiales de I-' etdterminer les facteurs cintiques qui augmentent lavitesse d'une raction.

L'volution d'un systme chimique est d'autant plus rapide

que les concentrations en ractifsaugmentent.Lorsqu'un des ractifs est solide, la raction est d'autant

plus rapide que la surface de contact entre lesractifs est importante(vido).

Pourquoi ? Plus la concentration des ractifs estimportante, plus la probabilit de rencontre entre eux, etdonc la possibilit de raction augmente.Exemple: cas de la raction entre les ions iodure I- et lesions peroxodisulfate (S2O82-). Plus la concentration en ioniodure est importante plus la vitesse de la raction estimportante.

Exemple 2: lorsqu'on miette un cachet, la surface decontact entre le solvant et le cachet augmente: la ractionchimique est plus rapide.

3) le facteur cintique tempratureCliquer sur l'animation suivante, quelle est l'influence de latemprature sur l'agitation molculaire?

Animation : pression, temprature, volume et nombre departicules dans un piston.Cliquer sur l'animation suivante 'vitesse de raction entreles ions iodure et peroxodisulfate : influence de latemprature et des concentrations initiales de I-'. Quelle

COMPRENDRE:Lois et modles

Chapitre 9 : temps et volution chimique; cintique et catalyse

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III) suivi de l'volution d'un systmechimique

Pour dterminer l'avancement x(t) de la raction au coursdu temps, les concentrations C(t) ou quantits de matiresn(t) des ractifs et produits on utilise des mthodeschimiques ou physiques.

1) mthode chimique: trempe et dosage

Pour dterminer par un dosage la concentration d'uneespce au cours du temps :1) on effectue le mlange des ractifs2) intervalle de temps rgulier on prlve une partie du

mlange, qu'on refroidit brutalement pourarrter la raction. Cette manipulation estappele une trempe

3) on dose l'chantillon prlev avec une autre espcechimique.

Exemple: On ralise la raction entre les ions iodure etl'eau oxygne. L'quation de la raction est:

O2H22IH2I22O2H ++++D'aprs le tableau d'avancement de cette raction:x(t) = n(I2)tPour dterminer la quantit de diiode forme l'instant t,on utilise la mthode d'iodomtrie.Celle-ci consiste doser le diiode forms l'instant t pardu thiosulfate de sodium (2Na+,S2O82- ).On prlve une petite quantit du mlange ractionnel. Onle dilue dans l'eau glace de manire effectuer unetrempe : la raction est stoppe. On effectue alors laraction de dosage entre le diiode et le thiosulfate.

+

+ I22

6O4S2

3O2S22ICette raction permet de dterminer la quantit dematire de diiode forme n(I2)t l'instant t. La raction dedosage est quasi instantane. L'quivalence est repre parla disparition de la couleur bleue que prend la solution dediiode avec l'empois d'amidon.Exemple: on dtermine l'instant t =4,97 min la valeur del'avancement x = 1,68 mmol (voir animation)

On en dduit l'aide du tableau d'avancement les quantits

de matire des ractifs et produits cet instant:

2) mthode physiqueL'avancement d'une raction chimique peut tredtermine grce des mesures physiques prises au coursdu temps comme:

- l'absorbance au cours du temps A(t), dans le

cas ou la concentration d'une espce chimique colore varieau cours du temps- la conductivit )t( au cours du temps, dans le

cas ou la concentration d'un ou plusieurs ions varient aucours du temps.

- la pression du mlange ractionnel P(t), cas oula quantit de matire de gaz varie au cours du temps.

- le volume de gaz produit V(t), cas ou laquantit de matire de gaz varie au cours du temps.

On peut galement utiliser une mthode qualitative quiconsiste raliser une CCM (chromatographie couche

mince) diffrents instants 't'.Exemple: La fluorescine ragit avec le dibrome pourdonner de l'osine. Les tches correspondant aux ractifsdisparaissent progressivement alors que cellecorrespondant aux produits sont de plus en plus fonces.Quand les tches des ractifs ont disparu, la raction esttermine!3) temps de demi-raction t1/2Soit tf la dure d'une raction chimique ncessaire la

consommation totale du ractif limitant. A t =tf , l'avancement x(tf) = xmax.

Le temps de demi-raction, not t1/2, est la dure au boutde laquelle l'avancement est gal la moiti del'avancement maximal:

2maxx=)1/2x(t

Pour dterminer graphiquement le temps de demi-raction:- tracer la courbe x(t)- dterminer graphiquement le point d'ordonne x

= xmax/2 . Son abscisse est t = t1/2

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Au bout d'une dure gale quelques t1/2, la raction esttermine.Programme officielComprendreLois et modles

Comment exploite-t-on des phnomnes priodiques pour

accder la mesure du temps ? En quoi le concept de tempsjoue-t-il un rle essentiel dans la relativit ? Quelsparamtres influencent lvolution chimique ? Comment lastructure des molcules permet-elle d'interprter leursproprits ? Comment les ractions en chimie organique etcelles par change de proton participent-elles de latransformation de la matire ? Comment seffectuent lestransferts dnergie diffrentes chelles ? Comment semanifeste la ralit quantique, notamment pour la lumire ?

Notions et contenus Comptences exigiblesTemps et volution

chimique : cintique etcatalyseRactions lentes, rapides; dure d'une ractionchimique.

Mettre en uvre une dmarche

exprimentale pour suivre dans letemps une synthse organique par CCM

et en estimer la dure.

Facteurs cintiques.volution d'une quantitde matire au cours dutemps.

Mettre en uvre une dmarche

exprimentale pour mettre en videncequelques paramtres influenant

lvolution temporelle dune ractionchimique : concentration, temprature,

solvant.

Temps de demi-raction. Dterminer un temps de demi-

raction.Catalyse homogne,htrogne etenzymatique.

Mettre en uvre une dmarche

exprimentale pour mettre en videncele rle dun catalyseur.Extraire et exploiter des informationssur la catalyse, notamment en milieubiologique et dans le domaineindustriel, pour en dgager lintrt.

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