Le suivi temporel d'une transformation par spectophométrie

Résumé du document

Compte-rendu de TP de Chimie (niveau : Terminale Scientifique) portant sur le suivi temporel d'une transformation par spectophométrie.

Extraits

[...] Les espèces chimiques , H2O2, et H2O sont incolores, seul le diiode I2 colore la solution en jaune-orangé. Cette réaction se fait seulement en milieu acide ; on ajoute donc de l'acide sulfurique + SO42-) dans le mélange réactionnel. On dresse le tableau d'avancement de la réaction dans le cas où le peroxyde d'hydrogène est le réactif limitant. Si on veut déterminer les valeurs des concentrations (ou des quantités de matière) ou de l'avancement de la réaction, on peut faire une étude des solutions dont la concentration est connue pour déterminer k (car C = k x A). [...]

[...] Donc, en général, au cours du temps la vitesse de réaction diminue. Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle l'avancement x est égal à la moitié de l'avancement final. Lorsqu'au cours d'une réaction dont on veut étudier la cinétique, l'une des espèces chimiques en solution est colorée, on peut par spectrométrie d'absorption suivre la concentration de cette espèce. Si cette espèce colorée est un réactif, l'absorbance de la solution diminue au cours du temps. Si cette espèce colorée est un produit de la réaction l'absorbance de la solution augmente au cous du temps. [...]

[...] L'écart entre les valeurs expérimentales et la valeur théorique est important. Cet écart est notamment dû à la température. En effet, la température varie car la lumière émise par le spectrophotomètre chauffe le mélange réactionnel. Un autre facteur de cet écart entre valeurs expérimentales et valeur théorique est les erreurs de manipulation. Pour calculer on utilise la formule : x = k x A x V La courbe représentant l'évolution de la quantité de matière de I2 en fonction du temps est une parabole. [...]

[...] La vitesse de réaction diminue donc bien au cours du temps. Temps de demi-réaction Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle l'avancement x est égal à la moitié de l'avancement final. On a vu précédemment que xf mesuré lors de l'expérience est à xmax théorique donc on peut supposer que la réaction est complète. Donc xf = 2 x 10-4 mol donc = 1 x 10-4 mol. Grâce au graphique x = on trouve le temps de demi-réaction : - pour le mélange réactionnel il est de 3 minutes - pour le mélange réactionnel il est de 4 minutes Influence des concentrations initiales en réactifs Calculs préliminaires : 2 x 0,025 x 0,5 = mol nH2O2 = 0,001 x 0,1 = 1.10 mol nI- = 0,025 x 0.1 = mol xmax = 1.10 mol Tableau d'avancement du mélange réactionnel : Le réactif en défaut est le H2O2. [...]

[...] Etalonnage L'absorbance d'une solution de diiode est maximale à la longueur d'onde 350nm. Toutefois, l'étude de l'absorbance sera faite à la longueur d'onde 500nm. En effet, dans le cas d'une absorbance prise à la longueur d'onde 350nm sera trop élevée pour pouvoir être mesurée par le spectrophotomètre au bout d'un certain temps de la réaction. Tableau d'étalonnage : Alors C = k x A avec k = 3,79 Tracé de la courbe x = Calculs préliminaires : nH+ = 2 x 0,025 x 0,5 = mol nI- = 0,025 x 0,1 = mol nH2O2 = 0,002 x 0,1 = 2.10 mol On en déduit donc que : xmax = 2 x 10-4 mol Tableau d'avancement : On calcule la valeur théorique de l'absorbance maximale : A x k = C = nI2/V Le coefficient stoechiométrique de I2 est 1 donc nI2 = x Alors, A x k = x/V Ainsi Amax = xmax/(Vk) = 0,960 Cette valeur de Amax peut être mesurée par le spectrophotomètre. [...]