CHAPITRE :: VITESSE D’UNE REACTION CHIMIQUE CHAPITRE LA CINETIQUE CHIMIQUE I)
Etude expérimentale 1) Réaction de l’iodure de potassium (KI) avec le peroxodisulfate de potassium(K 2 S 2O8 ) a) Expérience
Bécher (a)
Mélange de KI et de K 2 S 2O8 Solution brune
bécher (b)
Mélange de KI et de K 2 S 2O8 + empois d’amidon . solution bleue
b) Interprétation Le contenu du bécher (a) prend progressivement une couleur jaune qui devient au fur et à mesure que le temps s’écoule une couleur brune foncée brune foncée .
Le contenu du bécher (b) prend progressivement une couleur bleue foncée au fur et à mesure que le temps s’écoule . La couleur jaune – brune qui apparait dans le bécher (a) est due à la formation du diiode I 2 .
La couleur bleue foncée qui apparait dans le bécher (b) est due à la formation de I 2 qui donne un complexe bleu avec l’empois d’amidon . c) Conclusion
Les deux expériences montrent que l’avancement x de la réaction augmente au cours du temps . 2) Equation de la réaction mise en jeu Dans cet exemple cet exemple la réaction mise en jeu est une réaction d’oxydoréduction mettant en jeu les couples redox : I 2 /I - et S 2O8 2- /SO42- .
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Donc : les ions peroxodisulfate S 2O8 2- oxydent les ions I - en I 2 et se réduisent en ions sulfate SO42- .
2I -
I 2 + 2 e-
S 2O8 2- + 2 e-
2 SO42 S 2O8 2- + 2I -
I 2 + 2 SO42-
Tableau d’avancement Equation de la réaction
S 2O8 2-
+
2I -
états
avancement
t=0
0
n S 2O8 2- )0
t qcq
x
n S 2O8 2- )0 - x
nI - )0 -2 x
t f
x f
n S 2O8 2- )0 - x f
nI - )0 -2 x f
I 2 +
2 SO42-
Quantité de matière nI - )0
0
0
x
2 x
x f
2 x f
Remarque Remarquons que l’avancement de la réaction est : x
= nI 2 )t
Donc pour étudier la cinétique de la réaction , il suffit de suivre l’évolution de la quantité de matière de diiode (I 2 ) formé au cours du temps .
pour se faire , on dose la quantité de matière de diiode I 2 formé par une solution de thiosulfate de sodium ( Na 2 S 2O3 ) . Burette contenant ( Na2 S 2O3 )
Bécher contenant (I - + S 2O8 2-
Agitateur magnétique
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Dans ce cas les ions S 2O32- réduisent I 2 en ions iodure I - et s’oxydent à leur tour en ions S 4O62- . I 2 + 2 e-
2I -
2S 2O32-
S 4O62- + 2 e-
Bilan :
2S 2O32-
+ I 2
2I - + S 4O62-
D’aprés l’équation de cette reaction on a :
nI 2 )t = ½ n s2O 2- = ½ C.V 3
II) Vitesse moyenne d’une réaction chimique 1) Définition la vitesse moyenne d’une réaction chimique notée V moy (t 1 , t 2 ) est une grandeur qui nous renseigne sur la variation de son avancement x dans l’intervalle de temps [t 1 ,t 2 ] par unité de temps .
V moy (t 1 , t 2 )
remarque
x (t 2 ) x (t 1 ) t2
t1
v moy : en
mol .temps
x (t ) : en
mol
x t
1
Si les réactifs et les produits constituent une seule phase et si la transformation se produit à volume constant , on peut dans ce cas parler de la vitesse volumique moyenne de réaction entre deux instants t 1 et t 2 .
Vvmoy (t 1 , t 2 )
1 x (t 2 ) x (t1 ) V
t 2 t1
1 V
x t
y t
v vmoy : en mol .L1.temps 1 y (t ) : en mol .L1
2) Détermination graphique de V moy (t 1 ,t 2 ) Lorsqu’on veut déterminer la vitesse moyenne d’une réaction chimique entre deux instants (t 1 , t 2 ) , on trace la droite passant par les deux points correspondants . 3
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X(mol)
N X N
V moy (t M , t N )
M X M
x ( N ) x ( M ) t N
t M
v moy : en mol .temps 1 x (t ) : en mol
t M
t N
III) Vitesse instantanée d’une reaction chimique 1) Definition La vitesse instantanée d’une r éaction chimique à un instant de date t notée V(t) , est la limite vers laquelle tend la vitesse moyenne entre les instants (t 1 , t 2 ) lorsque t 2 tend vers t 1 .
V (t ) limV moy (t 1 , t 2 ) lim t 2t1
t 2 t 1
x (t 2 ) x (t1 )
dx
t 2 t1
)t dt
v (t ) : en mol .temps 1 remarque Si les réactifs et les produits constituent une seule phase et si la transformation se produit à volume constant , on peut dans ce cas parler de la vitesse volumique de la réaction entre deux instants t 1 et t 2 .
V v (t ) limV v moy (t 1 , t 2 ) lim t 2t1
t 2 t1
1 x (t 2 ) x (t 1 ) V
t 2 t1
1 dx V dt
)t
dy
)t dt
v v (t ) : en mol .L 1.temps 1
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2) Détermination graphique de la vit esse instantanée d’une réaction Graphiquement la valeur de la vitesse d’une réaction chimique à un instant t est : La pente de la tangente à la courbe x=f(t) à cet instant t . X(mol) B
X(B)
A
V (t )
M
X(A)
x (t B ) x (t A )
v (t ) : en
t B
t A
mol .temps
1
t A t
IV)
t M
Généralisation
Soit la réaction : a.A + b.B
t B
c.C + d.D avec :
A et B sont les réactifs . C et D sont les produits . ( a , b , c , d ) sont les coefficients stochiométriques .
Pour étudier la cinétique chimique de cette réaction on peut soit choisir l’un des réactifs , soit l’un des produits . Equation de la réaction
a .A
+
états
avancement
t = 0s
0
t qcq
x
n A)0 -a .x
t final
x f
n A)0 - a .x f
b .B
c .C
+
d .D
Quantité de matière
n A)0
nB)0 nB)0 - b .x nB)0 -b .x f
0
0
c .x
d .x
c .x f
d .x f
Remarquons d’après le tableau que :
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x
n A )0
V (t )
n A )t
a
dx
dt
n B )0
1 dn A . a dt
n B )t
b
nC )t c
1 dn B . b dt
n D )t d
1 dnC . c dt
1 dn D . d dt
remarque Si les réactifs et les produits constituent une seule phase et si la transformation se produit à volume constant , on peut dans ce cas calculer de la vitesse volumique de la réaction .
V v (t )
1 dx V dt
1 d A . a dt
1 d B . b dt
1 d C . c dt
1 d D . d dt
FIN CHAPITRE
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