Suivi temporel d’une réaction chimique

Synthèse C2

I Suivi temporel de l’évolution d’un système chimique

Pour suivre l’évolution d’un système chimique, on trace la courbe d’évolution de l’avancement x en fonction du temps.

Pour cela on mesure à différentes dates, la quantité de matière d’un des réactifs ou d’un des produits par une méthode physique de mesure (spectrophotométrie, mesure de pression, conductimétrie) ou par une méthode chimique (titrage).

I-1 Le titrage :

Le principe du titrage st de faire réagir, de manière totale et rapide, l’espèce à titrer avec l’espèce titrante.

L’équivalence du titrage correspond au changement de réactif limitant, pour un volume équivalent de solution titrante ajouté. La connaissance du volume équivalent permet de déterminer la quantité de matière de l’espèce titrée présente dans l’échantillon.

I-2 La spectrophotométrie

L’absorbance A d’une espèce représente sa capacité à absorber une radiation de longueur d’onde donnée. C’est une grandeur sans unité.

Pour des solutions suffisement diluées, l’absorbance A d’une espèce absorbante X est proportionnelle à sa concentration [X]. La relation entre ces deux grandeurs est donnée par la loi de Beer-Lambert

A = e_λ.[X]. l

[X] est exprimée en mol.m^-3 ; l est l’épaisseur de solution traversée, e_λ est un facteur caractéristique de l’espèce absorbante, dont la valeur dépend de la longueur d’onde en mol^-1.m²

Par suivi temporel de l’absorbance d’une solution, on peut suivre l’évolution de la concentration en espèce absorbante en cours du temps.

II Vitesse de réaction

II-1 Définition

· Pour une transformation se déroulant dans un milieu réactionnel de volume V constant et modélisée par une réaction, la vitesse de la réaction est une fonction du temps t vérifiant la relation.

Avec l’avancement x en mol, t en s, V en L et v en mol.L^-1.s^-1

· La vitesse de réaction est une grandeur positive

· Pour une équation chimique aA + bB ® cC + dD, la vitesse de réaction peut s’exprimer en fonction des concentrations des espèces intervenant dans la réaction :

ou ou : ou

II-2 Mesure sur les courbes

la valeur de la vitesse de réaction à une instant t est égale à celle du coefficient directeur de la tangente à la courbe représentant x/V en fonction du temps au point d’abscisse t.

Au cours d’une transformation, la vitesse de réaction diminue dans la plupart des cas. Elle tend vers zéro quand t tend vers l’infini.

III Temps de demi-réaction

Le temps de demi-réaction, noté t_1/2 , correspond à la durée nécessaire, à partir de l’instant correspondant à l’état initial dus système, pour que l’avancement de la réaction soit parvenu à la moitié de sa valeur finale.

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JMPodvin Juillet 2002