Transformation chimique totale ou limitée ?

Résumé du document

Cours de chimie sur la transformation chimique. Celui-ci met en évidence, en illustrant par des réactions acido-basiques, qu'il existe des réactions chimiques limitées, c'est-à-dire qui « s'arrêtent » avant que le réactif limitant n'ait été entièrement consommé. Il présente ainsi les caractéristiques d'une telle réaction.

Extraits

[...] Le volume étant resté quasiment constant, des ions oxoniums ont donc disparus En fait une partie des ions oxonium initialement présents en solution, on été consommés en réagissant avec les ions éthanoate introduit dans la solution suivant la réaction : CH3COO-(aq) + H3O+(aq) = CH3COOH + H2O Il s'agit de la réaction inverse (se produisant dans l'autre sens) de la réaction 1 de dissolution de l'acide éthanoïque dans l'eau. La mise en évidence de l'existence de cette réaction inverse va nous permettre de comprendre pourquoi la réaction appelée réaction dans le sens directe, s'arrête avant que le réactif limitant ne soit totalement consommé. III. L'équilibre chimique Interprétation microscopique. Comment expliquer qu'observée à notre échelle, c'est-à-dire à l'échelle macroscopique, la réaction de l'acide éthanoïque avec l'eau s'arrête alors qu'il reste des réactifs à consommer ? Il faut en fait effectuer une interprétation microscopique de phénomène. [...]

[...] Exemple : pour = 4,0 10-3 mol.L-1, on détermine : pH = - log 4,0 10-3 = 2,4 Si l'on connaît la valeur du pH d'une solution (déterminée par exemple expérimentalement grâce à une mesure au pHmètre), on en déduit la concentration en ions oxonium de la solution grâce à la relation : = 10-pH la concentration étant obtenue en en mol.L-1. Exemple : Si on mesure pH = on en déduit : = 10-3,5 = 3,2 10-4 mol.L-1. 3.c. Echelle de pH. Lorsque la concentration en ions oxonium croît de 10-14 mol.L-1 à 10-1 mol.L- le pH correspondant décroît de 14 à 1. Ce constat permet de tirer deux conséquences : - Le pH est une fonction décroissante de (plus est élevée, plus le pH est faible). [...]

[...] La mesure du pH de la solution indique pH = 2,9. On introduit dans cette solution un peu d'éthanoate de sodium solide CH3COONa (la variation du volume de la solution est négligeable). Après agitation et mesure, on constate que le pH de la solution a augmentée. 2.b. Interprétation. La dissolution de l'acide éthanoïque dans l'eau donne lieu à la réaction limitée déjà étudiée : CH3COOH + H2O = CH3COO-(aq) + H3O+(aq) (réaction Cette réaction produit des ions oxonium dont la concentration peut être déterminée par la mesure du pH. [...]

[...] Réaction acido-basique. Une réaction acido-basique (ou réaction acide-base) met toujours en jeu deux couples acide-base : AH1 / A1- et AH2 / A2- (l'un des couples ou les deux peuvent évidemment être du type / B La réaction acido-basique se traduit par le transfert d'un ou plusieurs protons de l'acide du premier couple vers la base du second couple ; on peut écrire : A1H = + A1- A2- + = A2H A1H + A2- = A1- + A2H soit, symboliquement: acide 1 + base 2 = base 1 + acide Cas des couples de l'eau. [...]

[...] On a donc, pour la valeur réelle de : 2,24 10-3 mol.L-1 2,82 10-3 mol.L-1 0n en déduit l'incertitude relative sur la détermination de : = = = 0,231 ! L'incertitude sur la détermination de la concentration en ions oxonium est donc importante (c'est un effet de la fonction 10x). On ne donnera donc les concentrations en ions oxonium déterminées à partir d'une mesure de pH qu'avec un maximum de 3 chiffres significatifs (on se contentera souvent de 2). II. [...]