Suivre l’évolution temporelle d’une transformation lente

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Temps, mouvement et évolution
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Suivre l’évolution temporelle d’une transformation lente

FB_Bac_98601_ChiT_S_010

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Rappels de cours

1Méthodes physiques de suivi d’une transformation lente

 Le principe des méthodes physiques est de mesurer une grandeur liée à la concentration d’un réactif ou d’un produit de la transformation. L’évolution de la réaction peut ainsi être suivie en continu et sans perturber le milieu réactionnel.

  • La conductimétrie : si des réactifs et (ou) des produits sont ioniques, une cellule conductimétrique permet de suivre l’évolution de la conductivité de la solution (>fiche37).
  • La spectrophotométrie : on mesure l’absorbance de la solution lorsqu’il y a apparition ou disparition d’une substance colorée ou qui absorbe dans l’UV. Pour les faibles concentrations, l’absorbance est proportionnelle à la concentration de l’espèce étudiée (>fiche35).
  • La pH-métrie : dans le cas d’une transformation acidobasique, une sonde -métrique permet de suivre l’évolution du de la solution (>fiche26). Le est lié à la concentration en ions hydronium de la solution.

2Méthodes chimiques de suivi d’une transformation lente

 Une méthode de suivi temporel est chimique quand la détermination de la concentration de l’espèce étudiée nécessite la mise en œuvre d’une réaction chimique de titrage.

On prélève un échantillon du mélange réactionnel. Puis on effectue une trempe en le refroidissant brutalement pour stopper la réaction.

 L’équivalence du titrage permet d’accéder à la quantité de produit formé, à celle de réactif restant ou encore à l’avancement à la date du prélèvement. Cette méthode chimique est une méthode destructive du milieu réactionnel et occasionne une grande consommation de réactifs.

3Courbes d’évolution et temps de demi-réaction

 Quelle que soit la méthode de suivi choisie, on trace l’évolution de la concentration en réactif, de la concentration en produit ou bien encore de l’avancement x de la transformation en fonction du temps.

L’avancement final est égal à l’avancement maximal seulement si la transformation est totale.

 Le temps de demi-réaction, noté , est caractéristique de l’évolution d’un système chimique. Il représente la durée nécessaire pour que l’avancement parvienne à la moitié de sa valeur finale, soit .

En reportant la valeur de sur la courbe , on déduit par simple lecture graphique la valeur de .

3La chromatographie sur couche mince pour évaluer la durée d’une synthèse

Un échantillon du milieu réactionnel est prélevé à différentes dates et déposé sur une plaque. Après élution et révélation, on observe l’évolution des taches du réactif limitant et du produit formé. La réaction est terminée lorsque le réactif limitant n’apparait plus sur le chromatogramme. On évalue ainsi le temps de réaction.

Méthode

Déterminer un temps de demi-réaction


On étudie la réaction d’équation :

À l’aide du graphe ci-contre, déterminer le temps de demi-réaction.

Solution

Traçons l’asymptote à la courbe pour déterminer . On lit .

Graphiquement, pour

mmol,

on lit

>>