SUIVI TEMPOREL D

SUIVI TEMPOREL D'UNE TRANSFORMATION

Documents
12 pages
Lire
Le téléchargement nécessite un accès à la bibliothèque YouScribe
Tout savoir sur nos offres

Description

  • 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
  • systeme chimique
  • influence de la température
  • temps de demi-réaction
  • annales de bac
  • annales bac
  • vitesse de la réaction
  • t 
  • transformations
  • transformation
  • températures
  • température

Sujets

Informations

Publié par
Nombre de visites sur la page 419
Signaler un problème

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
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
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.
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
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.
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
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
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
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
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
-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
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
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
II.1. Température
En générale, plus la température augmente, plus la vitesse de la réaction augmente.
LL''aavvaanncceemmeennt t fifinnaall eesst t aalloorrss pplluuss rraappiiddeemmeennt t aattetteiinnt.t.
La température est un facteur cinétique.
x (mol)
x
f
θ =
θ =
½ x
f
θ =
0 τ τ τ t (s, min, h, jours...)1/2 1/2 1/2
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
II.2. Concentration
TP n°3 Pressiométrie, suivi d'une transformation chimique
Généralement, plus la concentration des réactifs est élevée , plus la vitesse de la
réaction est grande.
LLaa ccoonncceenntrtraatitioonn eesst t uunn fafaccteteuurr cciinnéétitiqquuee..
Dans l'industrie chimique, on utilise très souvent des solutions très concentrées
(voire pure) et les réactions sont effectuées à des températures élevées de façon à
augmenter la vitesse des transformations chimiques et donc la rentabilité de la
fabrication d'un produit.
III. Interprétation au niveau microscopique
III.1. Réaction chimique d'un point de vu microscopique
Les entités (atomes, molécules ou ions) présentes dans un
fluide possèdent un mouvement désordonné et rapide
(mouvement Brownien).
L'agitation des entités dans un fluide est directement liée à la
température du fluide. On parle d'agitation thermique.
Mouvement Brownien d'une
entité présente dans un fluide
Les chocs entre deux entités chimiques donnant lieu à une modification de leurs
liaisons chimiques sont des chocs efficaces.
Un choc sera efficace si les entités possèdent une énergie suffisante pour rompre
leurs liaisons.
L a vitesse de réaction d'une transformation chimique est directement liée à la
fréquence des chocs efficaces.
La réaction ne se termine théoriquement jamais complètement car les dernières
entités mettent un temps infini pour se rencontrer.
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
On considère la transformation chimique:
A + B C + D A
A
AC
B
BD B
CHOC INEFFICACECHOC EFFICACE
III.2. Conséquences de la notion de chocs efficaces
III.2.a. Influence de la température
Chocs efficaces Augmentation de Augmentation de
plus probablesl'agitation thermiquela température
La vitesse de réaction augmente. La température est un facteur cinétique.
III.2.b. Influence de la concentration des réactifs
Augmentation du Chocs efficaces
nombre de réactif plus probables
La vitesse de réaction augmente. La concentration est un facteur cinétique.
Certaines réactions nous paraissent instantanée. Elles mettent souvent en jeu des
ions de charges opposés. De ce fait, les chocs ne se font plus au hasard mais sont
guidés par l'attraction électrostatique entre cations et anions.
Exercices n°16 et 17 p.68
sciences physiques et chimiques - Terminale S
http://cedric.despax.free.fr/physique.chimie/