STEPHY72 ETUDE CINETIQUE PAR SPECTROPHOTOMETRIE Partie A- Préparation des solutions 1- préparation de C : on sait que C est inférieure à C donc on effectue une dilution : 1 1 0-3 -2n = n alors C ×V = C ×V donc V = C ×V / C = 2,0.10 ×50 / 1,0.10 = 10 mL. 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 On prélève 10mL de solution S à l’aide d’une pipette jaugée de 10mL munie d’une propipette. 0On les verse dans une fiole jaugée de 50mL. On remplit avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. On bouche, on agite et c’est prêt. 2- Préparation de l’acide oxalique : C = n / V or n = m / M donc C = m / (M×V) il vient m = C ×M×V 2 2 2 2 2 2 -1 -3 -1m = 1,0.10 ×90×50.10 = 4,5.10 g -1On pèse à l’aide d’une balance de précision 4,5.10 g d’acide oxalique. On vers cet acide dans une fiole jaugée de 50mL. On ajoute de l’eau distillée à moitié. On dissout un peu puis on complète avec l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. On bouche, on agite et c’est prêt. Partie B- Préparation du suivi par spectrophotométrie 3- Demi-équations : - + - 2+MnO + 8 H + 5 e = Mn + 4 H O ×2 4 (aq) (aq) (aq) 2 (l) - +H C O = 2 CO +2 e + 2 H ×5 2 2 4(aq) 2(aq) (aq)___________________________________________________ - + 2+2 MnO + 5 H C O + 6 H = 2 Mn + 10 CO + 8 H O 4 (aq) 2 2 4(aq) (aq) (aq) 2(aq) 2 (l) 4- On peut suivre cette cinétique par spectrophotométrie car une espèce est colorée : ce sont ...
STEPHY72 ETUDE CINETIQUEPAR SPECTROPHOTOMETRIE Partie A Préparation des solutions 1 préparation de C1:on sait que C1est inférieure à C0donc on effectue une dilution : 3 2 n0= n1 alors C1×V1= C0×V0V donc0= C1×V1/ C0= 2,0.10×=50 / 1,0.1010 mL. On prélève 10mL de solution S0à l’aide d’une pipette jaugée de 10mL munie d’une propipette. On les verse dans une fiole jaugée de 50mL. On remplit avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. On bouche, on agite et c’est prêt. 2 Préparation de l’acide oxalique : C2= n2/ V2 orn2= m / Mdonc C2= m / (M×vient m = CV) il2×M×V 1 31 m = 1,0.10×90×50.10 =4,5.10 g1 On pèse à l’aide d’une balance de précision 4,5.10g d’acide oxalique. On vers cet acide dans une fiole jaugée de 50mL. On ajoute de l’eau distillée à moitié. On dissout un peu puis on complète avec l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. On bouche, on agite et c’est prêt. Partie B Préparation du suivi par spectrophotométrie 3 Demiéquations : + 2+ MnO4 (aq)+ 8H(aq) + 5 e= Mn(aq)+ 4 H2O(l)×2 + H2C2O4(aq) =2 CO2(aq)+ 2 H+2 e(aq)×5 ___________________________________________________ +2+ 2 MnO4 (aq)+ 5 H2C2O4(aq) + 6 H(aq)2 Mn =(aq)+ 10 CO2(aq)+ 8 H2O(l)4 On peut suivre cette cinétique par spectrophotométriecar une espèce est colorée : ce sont les ions MnO4qui sont violet et vont réagir pour disparaître progressivement jusqu’à décoloration du mélange réactionnel. Il y aura donc au départ une absorbance qui va diminuer progressivement jusqu’à 0. 5a On a un pic d’absorbanceàλ= 535 nm. La couleur absorbée est vert. La couleur de la solution est la couleur complémentaire à savoir le violet. Donc on peut connaître la couleur de la solution en observant son spectre d’absorption. 5b Nous allons choisir la longueur d’ondeλ= 535 nm, là où la solution contenant les ions MnO4absorbe le plus sinon l’absorbance restera nulle. 6 Le graphe représente une droite de typa y = a.xiciA = k×[MnO4] avec k le coefficient directeur de la droite. www.intellego.fr
STEPHY72 AB−AA1,0−03 1 Recherchons le coefficient directeur de la droite : k == =2,0.10 L.mol −3 C−C0,5.10−0 B A 3 AlorsA = 2,0.10×[MnO4]cette relation s’appelle la loi de Beer Lambert.
Partie C Suivi de la réaction par spectrophotométrie 7 Allure de la courbeque nous aurions du trouver lors de la disparition d’un réactif (ici le MnO4 ) :
STEPHY72 9 Réactif limitant Si MnO4est limitant alors C1V12xmaxx=0 doncmax= C1V1/ 2 3 36 xmax= 2,0.10×= 2,0.102,0.10 /2mol Si H2C2O4est limitant alors C2V25xmax=0 doncxmax= C2V2/ 5 1 35 xmax= 1,0.10×mol= 4,0.102,0.10 /5 6 Le réactif limitant est celui qui donne le xmaxle plus petit donc xmaxmol et MnO= 2,0.104est le réactif limitant. 10 Relation entex et A C1.V1−2x on sait que à tout instant t : nMnO4=C1V1[MnO2x donc4] =(1) V1+V2 A 3 et on sait que A = 2,0.10×[MnO4: [MnO] d’où4] =(2) 3 2,0.10
C.V−2x3 1 1A alors(1) = (2)= ilvient : (C1.V12x). 2,0.10= A(V1+V2) 3 V1+V22,0.10 3 33 isolons x : 2,0.10. C1V1x = A (4,0.10) alors– 4,0.10 3−3 3−3−3−3−3−3 2,0.10 .C1.V1−4,0.10 .A2,0.10×2,0.10×2,0.10−4,0.10 .A8,0.10 4,0.10 x == =−.A3 33 3 4,0.10 4,0.104,0.10 4,0.10 6 6 x= 2,0.10– A.10 11 La courbe que nous aurions du trouver dans le cas général d’une transformation lente est :
12a vitesse volumique : 1dx v =avec V le volume total du mélange réactionnel V dt 12b Dans le cas de la figure 5est le, on peut trouver l’évolution de la vitesse. Le rapport dx /dt coefficient directeur de la droite en un point de la courbe à un instant. Or la vitesse v est proportionnelle à ce coefficient. www.intellego.fr
STEPHY72 Observons la courbe : le coefficient directeur augmente jusqu’à t = 1000 s puis diminue. La vitesse augmente puis diminue. Alors que dans le cas général la vitesse diminue au cours du temps.
12c Autocatalyse :
Si la vitesse augmente jusqu’à t =1000s cela signifie qu’il y a un catalyseur qui intervient lors de la transformation mais il n’intervient plus au delà de 1000s. L’espèce qui catalyse est l’un des produits qui se forme. Plus la réaction avance et plus il y a de catalyseur donc la réaction accélère. Mais à t=1000s il y a de moins en moins de réactifs et jusqu’à ce que l’un d’eux soit entièrement consommé à savoir la réactif limitant. L’espèce qui catalyse la réaction est l’ion 2+ Mn .