Lycée Françoise – Terminale Spé Physique Chimie
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Activité Expérimentale
Activité Expérimentale : Suivi cinétique
Notions et contenus Capacités exigibles Vitesse volumique de
disparition d’un réactif et d’apparition d’un produit.
Temps de demi-réaction.
Loi de vitesse d’ordre 1.
À partir de données expérimentales, déterminer une vitesse volumique de disparition d’un réactif, une vitesse volumique
Mettre en œuvre une méthode physique pour suivre l’évolution d’une concentration et déterminer la vitesse volumique de formation d’un produit ou de disparition d’un réactif.
Identifier, à partir de d une loi de vitesse d’ordre 1.
CONTEXTE :On va s’intéresser à la réaction de l décoloration du milieu réactionnel qui est lente
réaction, car la seule espèce chimique colorée est le bleu brillant
DOCUMENT 1 : Le bleu brillant
Le bleu brillant FCF, appelé sel disodique d’érioglaucine, est un composé chimique de couleur bleu-foncé. Il est utilisé en agroalimentaire comme colorant
alimentaire (numéro E133).Il est notamment utilisé dans les confiseries « bleue » : c'est lui qui colore la langue du consommateur en bleu vif et est également utilisé dans le curaçao. Formule de l’érioglaucine
DOCUMENT 2 : Loi de vitesse d’ordre 1
Un réactif qui est consommé au cours du temps selon une loi de vitesse d’ordre 1 voit sa concentration diminuer dans le temps de manière exponentielle.
DOCUMENT 4 : Fiche technique du spectrophotomètre I- APPROPRIER : Questions préliminaires
Quelle longueur d’onde doit-on choisir pour mesurer l’absorbance due au bleu brillant
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Pourquoi la mesure de l’absorbance permet
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La réaction de décoloration du bleu brillant va commencer dès que les réactifs seront en présence, mais on ne peut pas faire le mélange directement dans la cuve spectrophotomét
le temps écoulé entre le mélange et le début des mesures
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Suivi cinétique de la décoloration du bleu brillant
Capacités exigibles
À partir de données expérimentales, déterminer une vitesse volumique de disparition d’un réactif, une vitesse volumique d’apparition d’un produit ou un temps de demi
Mettre en œuvre une méthode physique pour suivre l’évolution d’une concentration et déterminer la vitesse volumique de formation d’un produit ou de disparition d’un réactif.
Identifier, à partir de données expérimentales, si l’évolution d’une concentration suit ou non une loi de vitesse d’ordre 1.
On va s’intéresser à la réaction de l’eau de Javel sur le bleu brillant. Cette réaction
qui est lente. Il est ainsi possible d’effectuer un suivi colorimétrique de la , car la seule espèce chimique colorée est le bleu brillant.
Question : Cette réaction suit-elle ou non une loi de vitesse d’ordre 1
Le bleu brillant FCF, appelé sel disodique d’érioglaucine, est un composé chimique foncé. Il est utilisé en agroalimentaire comme colorant
alimentaire (numéro E133).Il est notamment utilisé dans les confiseries « langue qui colore la langue du consommateur en bleu vif et est
Formule de l’érioglaucine ci-contre.
Loi de vitesse DOCUMENT 3 : Spectre d’absorption du bleu brillant
: Fiche technique du spectrophotomètre Questions préliminaires
on choisir pour mesurer l’absorbance due au bleu brillant ? Justifier.
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Pourquoi la mesure de l’absorbance permet-elle de suivre l’évolution de la concentration en bleu brillant
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La réaction de décoloration du bleu brillant va commencer dès que les réactifs seront en présence, mais on ne peut pas faire le mélange directement dans la cuve spectrophotométrique. Comment faire pour prendre en compte le temps écoulé entre le mélange et le début des mesures ?
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de la décoloration du bleu brillant
À partir de données expérimentales, déterminer une vitesse volumique de disparition d’un t ou un temps de demi-réaction.
Mettre en œuvre une méthode physique pour suivre l’évolution d’une concentration et déterminer la vitesse volumique de formation d’un produit ou de disparition d’un réactif.
onnées expérimentales, si l’évolution d’une concentration suit ou non
. Cette réaction aboutit à une Il est ainsi possible d’effectuer un suivi colorimétrique de la elle ou non une loi de vitesse d’ordre 1 ?
: Spectre d’absorption du bleu brillant
? Justifier.
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elle de suivre l’évolution de la concentration en bleu brillant ?
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La réaction de décoloration du bleu brillant va commencer dès que les réactifs seront en présence, mais on ne rique. Comment faire pour prendre en compte
……….………
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II- ANALYSER : Proposer une stratégie pour répondre à la question posée
………
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III- REALISER : Mettre en œuvre le protocole suivant : - Lancer ESAO STUDIO et choisir l’onglet « Cinétique »
- Réaliser le réglage du spectrophotomètre en suivant les consignes de la fiche technique. Bien penser à retirer la cuve « blanc » et l’écran une fois la calibration terminée.
- Fixer la longueur d’onde d’étude.
- Fixer une mesure d’absorbance toutes les 1 s.
- Introduire 25,0 mL d’une solution de bleu brillant à 1,0⋅10-5 mol.L-1. ATTENTION, les deux étapes suivantes doivent être simultanées :
- Lancer l’acquisition.
- Introduire 1,0 mL d’eau de Javel à 0,4 mol.L-1.
- Verser le mélange réactionnel dans la cuve spectrophotométrique.
- Mettre la cuve dans le spectrophotomètre.
- Arrêter l’acquisition une fois que le système n’évolue plus.
IV- VALIDER : Répondre à la question en argumentant.
……….………
……….………
V- VALIDER : Questions supplémentaires Déterminer le temps de demi-réaction de cette réaction.
Pourquoi ne peut-on pas estimer le moment où la réaction prend fin ?
Tracé de l’allure de la vitesse volumique de disparition d’un réactif
On note [Bleu brillant](t) la concentration molaire en bleu brillant à l’instant t.
Par définition, la vitesse volumique de disparition du bleu brillant est : = − ( )
En traçant− ( ), on a donc l’allure de la vitesse volumique de disparition du bleu brillant au cours du temps (à une constante près).
Créer la grandeur − ( ) et tracer ci-contre son allure.
Que constate-t-on ? ………
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t1/2 =
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Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle on obtient la moitié de l’avancement maximum.
v(t)
t
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CORRECTION :
I- APPROPRIER : Questions préliminaires
Quelle longueur d’onde doit-on choisir pour mesurer l’absorbance due au bleu brillant ? Justifier.
Il faut choisir la longueur d’onde où l’absorbance est maximale pour avoir la plus grande précision, soit, par lecture graphique, 625 nm environs.
Pourquoi la mesure de l’absorbance permet-elle de suivre l’évolution de la concentration en bleu brillant ? La seule espèce chimique colorée est le bleu brillant, donc, d’après la loi de Beer-Lambert, il y a
proportionnalité entre l’absorbance et la concentration en bleu brillant.
La réaction de décoloration du bleu brillant va commencer dès que les réactifs seront en présence, mais on ne peut pas faire le mélange directement dans la cuve spectrophotométrique. Comment faire pour prendre en compte le temps écoulé entre le mélange et le début des mesures ?
Afin de prendre en compte le début de la réaction, il faut lancer l’acquisition dès que les réactifs sont mis en présence et il faudra ensuite ne pas tenir compte des mesures du début pour les modélisations.
II- ANALYSER : Proposer une stratégie pour répondre à la question posée
On chercher à savoir si la réaction étudiée suit une loi cinétique d’ordre 1. D’après le document 2, une telle loi correspond à une diminution exponentielle de la concentration molaire des réactifs. On va donc mesurer l’absorbance du mélange réactionnel au cours du temps puis tester une modélisation par une exponentielle décroissante.
III- REALISER : Mettre en œuvre le protocole suivant : IV- VALIDER : Répondre à la question en argumentant.
La courbe obtenue est bien une exponentielle décroissante, donc la réaction suit bien une loi d’ordre 1.
V- VALIDER : Questions supplémentaires
Déterminer le temps de demi-réaction de cette réaction.
Pourquoi ne peut-on pas estimer le moment où la réaction prend fin ?
Tracé de l’allure de la vitesse volumique de disparition d’un réactif
Que constate-t-on ? On constate que la vitesse diminue dans le temps de manière exponentielle.
t1/2≈180 s
On ne peut pas estimer le moment où la réaction prend fin car plus le temps s’écoule, plus la réaction ralentit (elle va de moins en moins vite, sa vitesse de réaction diminue).
