SUIVI TEMPOREL D'UNE TRANSFORMATION

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• cours - matière potentielle : c3

Chimie – Partie 1 LA TRANSFORMATION D'UN SYSTEME CHIMIQUE EST-ELLE TOUJOURS RAPIDE ? Chapitre 3 SUIVI TEMPOREL D'UNETRANSFORMATION sciences physiques et chimiques - Terminale S

• intervalle de temps
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Sujets

• Réaction
• Chimie
• Vitesse
• Transformation
• Température
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• Influence
• Détermination

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Extrait

Chimie – Partie 1
LA TRANSFORMATION D'UN SYSTEME CHIMIQUE
EST-ELLE TOUJOURS RAPIDE ?
Chapitre 3
SUIVI TEMPOREL
D'UNE
TRANSFORMATION
sciences physiques et chimiques - Terminale S
http://cedric.despax.free.fr/physique.chimie/Chimie P1 : La transformation d'un systeme chimique est-elle toujours rapide ? COURS
C3 : Suivi temporel d'une transformation
SOMMAIRE
OBJECTIFS........................................................................................................................... 3
Connaissances:................................................................................................................. 3
Savoir-faire:........................................................................................................................3
COURS.................................................................................................................................. 4
I.Vitesse de réaction.......................................................................................................... 4
I.1.Définition...................................................................................................................4
I.2.Détermination graphique d'une vitesse de réaction.................................................5
I.3.Détermination de la vitesse de réaction à partir d'une concentration......................6
I.4.Temps de demi-réaction........................................................................................... 7
II.Facteurs cinétiques.........................................................................................................8
II.1.Température............................................................................................................ 8
II.2.Concentration.......................................................................................................... 9
III.Interprétation au niveau microscopique.........................................................................9
III.1.Réaction chimique d'un point de vu microscopique...............................................9
III.2.Conséquences de la notion de chocs efficaces...................................................10
III.2.a.Influence de la température.......................................................................... 10
III.2.b.Influence de la concentration des réactifs....................................................10
CE QU'IL FAUT RETENIR...................................................................................................11
OBJECTIF BAC...................................................................................................................12
Exercices du livre:............................................................................................................12
Annales de bac:............................................................................................................... 12
BIBLIOGRAPHIE.................................................................................................................12
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C3 : Suivi temporel d'une transformation
OBJECTIFS
Connaissances:
✔ Définir la vitesse volumique de réaction et le temps de demi-réaction.
✔ Interpréter de manière qualitative l'évolution d'une vitesse de réaction.
✔ Interpréter une réaction chimique et l'influence des facteurs cinétiques en terme
de chocs efficaces.
Savoir-faire:
✔ Justifier les différentes opérations réalisées lors du suivi de l’évolution
temporelle d'un système; exploiter les résultats expérimentaux.
✔ A partir de mesure expérimentales, représenter, en fonction du temps, la
variation des quantités de matière ou des concentration d'un réactif ou d'un
produit et de l'avancement de la réaction.
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COURS
I. Vitesse de réaction
Par analogie avec la mécanique, la vitesse moyenne d'une réaction chimique sera la variation
de son avancement durant un certain intervalle de temps. Pour déterminer la vitesse
instantanée, il faudra faire tendre l'intervalle de temps vers 0.
xtt−xt xtt−xt dxt
vt= lim = lim =
tt−t t dtt 0 t0
I.1. Définition
La vitesse volumique v d'une réaction chimique est définie à partir de l'avancement x de la
réaction et du volume V du système chimique au sein duquel se déroule la réaction.
-1 -1v en mol.L .s
1 dx V en L
v = . x en mol
V dt t en s
dx
L'expression représente la dérivée par rapport au temps de la fonction
dt
avancement.
En math, on la note aussi x'(t).
Géométriquement, sa valeur en un point donné est le coefficient directeur (pente) de
la tangente à la courbe x(t) en ce point.
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I.2. Détermination graphique d'une vitesse de réaction
Pour déterminer la valeur d'une vitesse de réaction il faut savoir comment varie l'avancement en
fonction du temps. Concrètement, il faut avoir la courbe représentant x(t).
x (mol)
Δx
Δt
t (s)0 t
v(t) Tracer la tangente à la courbe x(t) au point d'abscisse t.
 x
Déterminer la pente de la tangente x 't =
t
1
vt = . x 't
V
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I.3. Détermination de la vitesse de réaction à partir d'une concentration
Le tableau d'avancement permet de disposer d'une relation entre la vitesse de réaction et la
variation de la concentration d'un réactif ou d'un produit de la réaction.
a A  b B  c C  d D
Tableau d'avancement: Réactifs Produits
A B C D
Etat du système Avancement (mol) n (t) n (t) n (t) n (t)A B C D
Etat intermédiaire
0 < x(t) < x (n ) – a.x(t) (n ) – b.x(t) (n ) + c.x(t) (n ) + d.x(t)max A 0 B 0 C 0 D 0au temps t
A l'aide du tableau d'avancement, on retrouve la relation générale :
nt−n
0xt =
 Coefficient stoéchiométrique algébrique:
(-) pour les réactifs
(+) pour les produits
On veut faire apparaître la concentration dans la relation de la vitesse
volumique de réaction. Il va donc falloir écrire x(t) en fonction de la
concentration.
n t−n  n t−n  n t−n  n t−n A A 0 B B 0 C C 0 D D 0 n = c.Vxt = = = =
−a −b c d
[A]t−[A] .V [B]t−[B] .V [C]t−[C] .V [D]t−[D] .V0 0 0 0xt = = = =
−a −b c d
d[ A]t d[B]t d[C]t d[D]t1 1 1 1 1 dxvt = − . = − . = . = . v = .a dt b dt c dt d dt V dt
[A] [B] [C] [D], , et étant des constantes, leur dérivée est nulle.0 0 0 0
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C3 : Suivi temporel d'une transformation
-1c (mol.L )
[C]
a = 2c
[A]
0 t (s)t
La vitesse de réaction à un temps t est unique. Elle est toujours positive même si
un signe moins apparaît dans son expression. Celui-ci compense la valeur négative
de la pente de la tangente de la courbe.
I.4. Temps de demi-réaction
Le temps de demi-réaction, noté τ , est la durée nécessaire pour que l'avancement soit 1/2
parvenu à la moitié de sa valeur finale.
x (mol)
x
f
½ x
f
0 τ t (s, min, h, jours...)1/2
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C3 : Suivi temporel d'une transformation
En toute rigueur, une réaction n'est jamais terminée. Il est donc difficile de définir
une durée de réaction contrairement à un temps de demi-réaction.
Dans la pratique on pourra considérer qu'une réaction est terminée au bout d'un
temps équivalent à plus de 5τ .1/2
Une méthode de mesure est adaptée pour suivre une transformation chimique si la
durée de la mesure est au moins dix fois plus petite que le temps de demi-
réaction de la transformation.
Exercices n°12, 13, 14 et 15 p.67 et 68
II. Facteurs cinétiques