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Suivi cinétique d'une réaction
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ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE
90 minutes

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Suivi cinétique d'une réaction





Pour étudier une vitesse de réaction, il faut effectuer le suivi de la concentration d’au moins une des espèces chimiques présentes dans l’équation‑bilan.

➜ Comment suivre une transformation impliquant une espèce colorée ?


Objectifs

  • Suivre l’évolution temporelle d’une concentration.
  • Justifier le choix d’un capteur de suivi temporel.


Doc. 1
Conditions expérimentales

Les ions peroxodisulfate S2O82(aq)\text{S}_2\text{O}_8^{2-}(\text{aq}) et les ions iodure I(aq)\text{I}^-(\text{aq}) réagissent selon l’équation de réaction suivante :

S2O82(aq)+2 I(aq) 2 SO42(aq)+I2(aq)\text{S}_2\text{O}_8^{2-}(\text{aq}) + 2 \ \text{I}^-(\text{aq})\rightarrow \ 2\ \text{S}\text{O}_4^{2-}(\text{aq}) + \text{I}_2(\text{aq})

Pour étudier cette réaction, on se propose de suivre la concentration en diiode I2(aq)\text{I}_2(\text{aq}) formé, seule espèce chimique colorée.

Lors de cette expérience, la concentration en iodure de potassium (K+(aq)(\text{K}^+(\text{aq}) ; I(aq))\text{I}^-(\text{aq})) apporté est égale à 5,0×1015,0 \times 10^{-1} mol·L-1 et celle du peroxodisulfate de potassium (2 K+(aq)(2 \ \text{K}^+(\text{aq}) ; S2O82(aq))\text{S}_2\text{O}_8^{2-} (\text{aq})) à 5,0×1035,0 \times 10^{-3} mol·L-1.

Doc. 2
Protocole expérimental

  • Verser 10,010{,}0 mL de solution d'iodure de potassium (K+(aq)(\text{K}^+(\text{aq}) ; I(aq))\text{I}^-(\text{aq})) dans un bécher.
  • Prélever avec précision, puis placer dans un second bécher 10,0 mL de solution de peroxodisulfate de potassium (2 K+(aq)(2 \ \text{K}^+(\text{aq}) ; S2O82(aq))\text{S}_2\text{O}_8^{2-} (\text{aq})).
  • Verser le contenu du premier bécher dans le second en déclenchant le chronomètre.
  • Agiter pour homogénéiser.
  • Remplir rapidement une cuve avec ce mélange et l’introduire dans le spectrophotomètre.
  • À l’aide d’une interface, suivre l’absorbance AA de la solution en fonction du temps tt (200 points de mesure sur une durée totale de 40 min).
  • En l’absence d’interface d’acquisition, réaliser la mesure d’absorbance toutes les minutes.

Doc. 3
Spectre d'absorption du diiode

Spectre d'absorption du diiode

Vocabulaire


Temps de demi-réaction



Temps de demi-réaction : pour une réaction totale, il s’agit de la durée, notée t1/2t_{1/2}, durant laquelle la concentration du réactif limitant a diminué de moitié. Il peut également être défini comme la durée au bout de laquelle l’avancement de la réaction est passée à la moitié de sa valeur finale.

Compétences

REA : Effectuer des mesures avec des capteurs

VAL : Analyser des résultats

Questions

1. Prévoir la couleur de la solution en fin d’expérience. Justifier le choix de la spectrophotométrie comme technique de suivi cinétique.


2. Déterminer la longueur d’onde pour le réglage du spectrophotomètre. Effectuer le blanc et les réglages nécessaires.


3. À l’aide d’un tableau d’avancement, déterminer la concentration finale attendue cfc_{\text{f}} en diiode I2(aq)\text{I}_2 (\text{aq}).

Avancement
++
\rightarrow
++
État initial x=0x=0 mol
État final xmaxx_\text{max}

4. Exprimer la concentration [I2][\text{I}_2] en fonction de l’absorbance du milieu réactionnel AA, de l’absorbance finale AfA_\text{f} et de la concentration finale cfc_{\text{f}}.


5. Tracer l’évolution de la concentration en diiode I2(aq)\text{I}_2(\text{aq}) en fonction du temps tt et déterminer le temps de demi-réaction t1/2t_{1/2}.
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Synthèse de l'activité

Reprendre l’étude en utilisant des solutions refroidies à l’aide d’un bain de glace. Conclure quant à l’influence de la température sur le temps de demi-réaction.
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