LES TRANSFORMATIONS LENTES ET RAPIDES
1) Transformation d‘oxydoréduction :
2) définitions :
PROF: BACHAR MERYAM
I- RAPPEL SUR L ‘ OXYDORÉDUCTION
.Un oxydant est une espèce chimique susceptible de capter un ou plusieurs électrons, l’espèce obtenue est appelée réducteur conjugué:
...
.Un réducteur est une espèce chimique susceptible de céder un ou plusieurs èléctrons, l’espèce obtenue est appelée oxydant conjugué:
...
.Un couple oxydant/réducteur est constitué par un oxydant et un réducteur conjugués.
C’est à dire reliés par une écriture formelle appelée demi-équation d’oxydo réduction : ...
Activité 1 Rappel d‘oxydoréduction :
On verse dans un tube à essai 5ml d‘une solution de nitrate d‘argent (Ag+(aq) + NO3-(aq) ), et on y introduit un fil en cuivre propre (Fig.1), on remarque des transformations (Fig.2).
Dans une réaction d’oxydoréduction, deux couples oxydant/réducteur interviennent. II y a transfert d’éléctrons du réducteur de l’un des couples à l’oxydant de l’autre couple.
La demi-équation caractéristique du couples Ox1/Red1 est : ...
La demi-équation caractéristique du couples Ox2/Red2 est : ...
1. Quel est l’origine d‘argent superposé sur le fil en cuivre ? ...
2. Quel est l’origine de la couleur bleu dans la solution ? ...
3. Donnez les couples oxydant/réducteurs mis en jeu dans cette réaction et les demi-équations pour chaque couple
...
...
...
4. Quel est l’espèce chimique qui joue le rôle d’oxydant ? ...
5. Quel est l’espèce chimique qui joue le rôle de réducteur ? ...
6. En déduire l’équation de la réaction entre les ions d’argent et le métal cuivre :
...
...
...
FIG.1
*Transparant
Cu
(Ag+(aq) + NO3+(aq) )
FIG.2
*Bleu
II- DISTINGUER UNE TRANSFORMATION RAPIDE D ‘ UNE TRANSFORMATION LENTE
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3) Étblissement d‘une équation d‘oxydoréduction :
1) Transformation rapide :
Exemple : Réaction des ions permanganate avec les ions fer II en milieu acide
On réalise la réaction des ions permanganate ... avec les ions fer II ...On écrit l’équation de la réaction d’oxydoréduction entre l’oxydant et le réducteur red2 et Ox1, en multipliant les deux demi-équations par n1 et n2 de manière que les éléctrons n’apparaissent pas dans l’équation bilan.
...
1. Donnez les couples oxydant/réducteurs mis en jeu dans cette réaction et les demi-équations pour chaque couple
...
...
...
...
...
...
...
...
2. L’espèce chimique qui joue le rôle d’oxydant ...
3. L’espèce chimique qui joue le rôle de réducteur ...
4. En déduire l’équation de la réaction entre lions permanganate avec les ions fer II :
...
...
...
Activité 2 Mise en évidence des réactions rapides :
Dans un becher, on mélange 20ml d‘une solution de thiosulfate de sodium (2Na+(aq) + S2O-32(aq) ) et 10ml d‘une solution de diiode I2 (Fig.3).
1. Qu’observe-t-on?
...
2. La disparition de la couleur du diiode est-elle instantanée ou progressive ? ...
3. Ecrivez l‘équation de la réaction qui se produit dans le becher ...
FIG.3
*Transparant
I2
(2Na+(aq) + S2O32-(aq) )
LES TRANSFORMATIONS LENTES ET RAPIDES
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2) Transformation lente :
Exemple :
Etablire l’équation de la réaction d’oxydoréduction qui met en jeu les couples S2O32-(aq)/S(aq) et SO2(aq)/
S2O32-(aq)
...
...
...
...
...
...
...
...
Activité 3 Mise en évidance des transformations lentes :
4. Conclusion
...
...
...
...
Dans un becher contenant 50ml de la solution d i’odure de potassium (I-(aq) + K+(aq) ) de concentration molaire 0,2mol/l, on verse 50ml d ’eau oxygénée de concentration molaire 0,01mol/l, acidifié par quelques gouttes d’acide sulfirique (Fig. 4 ) .
FIG.4
1. Par rappot à quoi la solution change de couleur ?
...
2. Quelle est la durée de la réaction ?
...
3. Ecrivez les demi-équations de cette réaction
...
...
4. En déduire l’équation de la réaction d’oxydoreduction ...
5. Conclusion
...
...
...
On donne les couples intervenant dans la reaction: I2/I- et H 2O2/H2O
*Jaune
*Rouge
*Marron
*Brun
t
1t
4t
3t
2LES TRANSFORMATIONS LENTES ET RAPIDES
III- MISE EN ÉVIDENCE EXPÉRIMENTALE DES FACTEURS CINÉTIQUES
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1) Influence de la concentration des réactifs :
2) Influence de la température :
La vitesse d’évolution d’un système chimique est d’autant plus ...que la concentration initiale des réactifs est plus élvée.
Les facteurs cinétiques sont des grandeurs qui agissent sur la vitesse d’une transformation chimique.
Activité 4 Effet de la concentration initiale des réactifs sur la vitesse de la réaction:
On prépare 3 becher A, B et C, chacun d‘eux contient des volumes différents de la solution iodure de potassium de concentration molaire C1= 10 .4 -1mol/l, acidifié par l‘acide sulfurique de concentration molaire C2= 1 mol/l(Fig.3).On verse simultanément dans chaque becher 15ml de l‘eau oxygénée de concentration molaire C = 10 -1mol/l (solution incolore)
Observation:
becher A
:couleur jaune,becher B
:couleur orange,becher C
:couleur brune A la fin de la réaction, les trois solutions prennent la meme couleurle tableau ci-dessous représente les volumes des réactifs:
Solution
Becher A Becher B Becher C
I-(aq) + K+(aq)
10 ml 30 ml 60 ml
H2O2 15 ml 15 ml 15 ml
Ag+(aq) + NO3+(aq)
20 ml 20 ml 20 ml
L‘eau distillée
55 ml 35 ml
05 ml
1. Calculez la concentration molaire initiale des réactifs
...
...
...
2 .
pourquoi on ajouté de l’eau distillée ?
...
3 .
Est ce que la concentration molaire de I- influence la vitesse de la réaction ...
4 . Ecrivez les demi-équations pour les deux couples I2/I- et H2O2/H2O
...
Activité 5 Effet de la température sur la vitesse de la réaction:
On prépare 3 tubes à essai A, B et C, chacun d‘eux contient 5 ml de la solution iodure de potassium de concentration molaire C = 0,2 mol/l, et on les mets dans un bain-marie. On
ajoute simultanément à chaque tube 5 m lde ‘leau oxygénée de concentration molaire 5.10 2- mol/l (Fig.5)
LES TRANSFORMATIONS LENTES ET RAPIDES
FIG.5
0° C 20° C 50° C
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IV- APPLICATION DES FACTEURS CINÉTIQUES 1) Accélérer une transformation chimique :
La vitesse d’évolution d’un système chimique est d’autant plus grande quand sa température est plus ...
De nombreuses synthèses industrielles sont des transformations lentes à température ordinaire, les contraintes économiques obligent le chimiste à élever la température du milieu réactionnel pour les accélérer.
> Applications dans la vie quotidiène.
•Synthèse de l'ammoniac.
L'ammoniac est la base de l'industrie des engrais.
Il est synthétisé a partir de diazote N2, et de dihydrogène H2, à la température de 500 °C et sous pression 300 bar en présence de fer comme catalyseur
•Synthèse des esters.
La synthèse des esters, produits odorants utilisés en parfumerie, est très lente à la température ordinaire.
En élevant la température du milieu réactionnel, la vitesse de formation des esters augmente.
•Cuisson des aliments dans un autocuiseur.
Les aliments sont cuits dans l’eau chaude à 100 C° (température d’ébullition de l'eau) sous pression atmosphérique.
Pour augmenter la température de cuisson des aliments, on utilise un autocuiseur, c'est un récipient en métal épais hermétiquement clos par couvercle équipé d'une valve de dépressurisation. Il permet de faire augmenter la
pression, et par conséquent élever la température de cuisson plus haut que 100 C° ( jusqu'à 110 C°). ce qui fait diminuer la duree de cuisson.
-Quel est l ‘effet de la température sur la durée de l‘évolution de la réaction
...
...
...
LES TRANSFORMATIONS LENTES ET RAPIDES
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•Conservation des aliments
Atempérature ordinaire, les composés chimiques contenus dans les aliments se décomposent : on observe plusieurs transformations chimiques(oxydation des vitamines, apparition des composés dérivés toxiques....) Pour éviter ces transformations, les aliments sont conservés au réfrigérateur où la vitesse de transformation est faible.
Dans certains cas, pour éviter la prolifération des bactéries; les aliments sont conservés au congélateur (-p18 °C) plus longtemps.
•Arrêt d'une transformation chimique.
Souvent on a besoin, dans les laboratoires de chimie ou de biologie, d'analyser la composition d'un mélange à un instant donné. Puisque ce mélange est le siège d'une transformation chimique, il faut bloquer cette transformation au moment de réalisation des mesures afin que les résultats des analyses soient justes. La trempe consiste à refroidir brutalement le mélange réactionnel en le plongeant dans un bain de glace(0 °C). I
On peut également, réaliser la trempe chimique, en ajoutant une grande quantité du solvant au milieu réactionnel, car l’abaissement des concentrations des réactifs rend la transformation très lente.
Les cellules biologiques (spermatozoïdes, ovules, embryons) sont maintenues dans le diazote liquide à -p195 °C pour stopper les réactions biologiques et la division cellulaire .
2) Ralentir ou bloquer une transformation chimique :
•Combustion d'essence.
Les transformations chimiques dans les cylindres des moteurs à explosion, sont dues à l'éteincelle de la bougie à la fin de compression du mélangé (air-essence).
Ce mélangé est en général, cinétiquement inerte à la température ordinaire, mais une élévation locale de la température, produite par l'éteincelle de la bougie, déclanche la combustion d'essence.
Certaines transformations chimiques sont très rapides au point qu'on est obligé de diminuer leur vitesse à l'aide des facteurs cinétiques. Dans d'autres cas. l'abaissement de température permet de bloquer les réactions chimiques qui sont rapides aux températures habituelles.
•Transformation exothermique.
Certaines transformations chimiques utilisées dans l'industrie sont très rapides. Pour éviter les dangers liés aux réactions chimiques exothermiques qui libèrent une grande quantité d’energie, on contrôle la température du milieu réactionnel; ou on dilue les réactifs ce qui permet de diminuer la vitesse de transformation et par conséquent la transformation devient très lente ou semi arrêté.
•On peut accélérer ou ralentir la vitesse d'une transformation chimique en agissant sur les ...
•On accélère une transformation chimique en ... la température du milieu réactionnel et la concentration initiale des réactifs.
• On peut diminuer ou bloquer les transformations ou contrôler les transformations dangereuses en ...
la température du milieu réactionnel ou en diluant ses réactifs.
