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Transformations lentes et transformations rapides

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Transformations lentes et transformations rapides

   Mohamed 2007-10-29, 12:34

I ) Oxydorduction ( rappel de 1er S )

➢ Un oxydant est une espce chimique capable de capter un ou plusieurs lectron(s).
➢ Un rducteur est une espce chimique capable de cder un ou plusieurs lectron(s).
➢ Un couple oxydant/rducteur est form d'un oxydant et d'un rducteur qui se correspondent dans une raction d'oxydorduction.








oxydant + n.e-


=


rducteur


: couple oxydant/rducteur








Fe2+ + 2e-


=


Fe


: couple Fe2+ / Fe








Fe3+ + e-


=


Fe2+


: couple Fe3+ / Fe2+








MnO4- + 8H+ + 5e-


=


Mn2+ + 4H2O


: couple MnO4- / Mn2+➢ Une oxydorduction est une raction o deux couples rdox changent un ou plusieurs lectrons.
➢ Couples oxyd1/rd1 et oxyd2/rd2. L'oxydant le plus fort (par exemple oxyd1) oxyde (prend un ou plusieurs lectron(s)) le rducteur le plus fort (rd2) :









oxyd1 + n1e-
=



rd1


(x n2)










rd2
=



oxyd2+ n2e-


(x n1)




_______________________________________________





n2.oxyd1 + n1.rd2
=



n2.rd1 + n1.oxy2
Remarques: La flche indique le sens de l'volution de la raction rdox.
Le nombre d'lectrons (n1n2) cds par le rducteur 2 doit tre gal au nombre d'lectrons (n1n2) capts par l'oxydant 1.
➢ Exemple :









MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e-
=



Mn2+(aq) + 4H2O


(x1)










Fe2+(aq)
=



Fe3+(aq) + e-


(x 5)




__________________________________________________________





5Fe2+(aq) + MnO4-(aq) + 8H+(aq)
=



5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O

II ) Transformation rapide et transformation lente.

La cintique chimique est l'tude de l'volution des systmes chimiques au cours du temps.

1) Transformation rapide :

Une transformation est rapide si elle se fait en une dure trop courte pour que son volution puisse tre suivie " l'il nu" ou avec les appareils de mesure courants.
Exemple : dcomposition d'un explosif , ractions de prcipitations et ractions acido-basiques.

2) Transformation lente :

C'est une transformation dont l'volution peut tre suivie " l'il nu" ou avec les appareils de mesure courants pendant quelques secondes (ou plus longtemps).
Exemple : Raction des ions iodure avec l'eau oxygne (peroxyde d'hydrogne).
50 mL de solution K+ , I- 0,2 mol.L-1 + 50 mL d'eau oxygne 0,01 mol.L-1 acidifie avec quelques gouttes de H2SO4 concentr

L'apparition du diiode est progressive comme en tmoigne la coloration progressive de la solution.
Ecrire l'quation chimique : couples : H2O2 / H2O et I2 / I-
H2O2 + 2 H+ + 2 e- = 2 H2O
2 I- = I2 + 2 e-
H2O2 + 2 H+ + 2 I- = I2 + 2 H2O ( I2 est jaune-marron)
Exemples : formation de la rouille , fermentation alcoolique , raction d'estrification

III ) Facteurs cintiques.

➢ Dfinition :Un facteur cintique est une grandeur qui modifie la vitesse avec laquelle se produit une transformation chimique.
➢ Mise en vidence :
Question : Quel facteur pourrait modifier la vitesse d'une transformation chimique ?
Exemple 1 : les ions permanganate en milieu acide ragissent avec l'acide oxalique
HO2C-CO2H (thanedioque). A droite le mlange est plong dans un bain Marie 40C.
A gauche le mlange est plong dans un bain Marie 20C.











Demi-quations : MnO4-(aq) + 8 H+(aq) + 5 e- = Mn2+(aq) + 4 H2O(l)
H2C2O4(aq) = 2 CO2(aq) +2 H+(aq) + 2 e-
2 MnO4-(aq) + 5 H2C2O4(aq) + 6 H+(aq) = 2 Mn2+(aq) + 10 CO2(aq) + 8 H2O(l)

Mlange dans une prouvette de 25 mL : 2,5 mL de HCl 1,0 mol.L-1 + 2,5 mL de KMnO4 0,10 mol.L-1 + 15 mL d'acide oxalique 0,10 mol.L-1 ; rpartir dans 2 tubes essai placer dans 2 bchers remplis d'eau 20C et 40C.

Plus la temprature du milieu ractionnel est leve, plus la transformation est rapide. Inversement plus la temprature du milieu est basse plus la transformation est lente et peut mme tre bloque.

Applications:
➢ On acclre certaines transformations dans l'industrie pour les rendre plus rentables.
➢ On refroidit brutalement certains milieux ractionnels pour stopper certaines transformations (cela s'appelle une "trempe").
➢ Un rfrigrateur et un conglateur permettent de ralentir les transformations de dgradation biochimiques des aliments.
➢ La cuisson des aliments est acclre dans un autocuiseur car la temprature y est leve.

Exemple 2 : Raction entre les ions thiosulfate S2O32- et les ions oxonium H3O+
A droite la concentration initiale en ions thiosulfate est deux fois plus leve qu' gauche.























( placer sur rtroprojecteur, dans le 1er bcher, 20 mL de solution de Na2S2O3 0,1 mol.L-1 , dans le 2me bcher, 20 mL de solution de Na2S2O3 0,05 mol.L-1 .
On ajoute dans les 2 , 20 mL de HCl 0,1 mol.L-1 (dure ≈ 1 min ))
Couples : S2O32- / S et SO2 / S2O32-
S2O32-(aq) + 6 H+(aq) + 4 e- = 2 S(s) + 3 H2O(l)
S2O32-(aq) + H2O(l) = 2 SO2(aq) + 4 e- + 2 H+(aq)
_____________________________________________
2 S2O32-(aq) + 6 H+(aq) + H2O(l) → 2 S(s) + 2 SO2(aq) + 3 H2O(l) + 2 H+(aq)
2 S2O32- + 4 H+(aq) → 2 S(s) + 2 SO2(aq) + 2 H2O(l)
Equation : S2O32-(aq) + 2 H+(aq) → S(s) + SO2 (aq) + H2O(l) (dismutation de S2O32- )
Cette raction produit du soufre en suspension qui rend la solution opaque.


D'une manire gnrale, plus les concentrations initiales des ractifs sont leves plus la transformation est rapide.

Consquences :
On peut stopper une raction par dilution un instant o lon veut faire lanalyse d'un mlange.
Au cours d' une raction, la vitesse diminue constamment car la concentration des ractifs dcrot au cours de l'avancement. ( l'exception des ractions autocatalytiques (rares) qui produisent leur propre catalyseur, ce qui acclre la raction).

Exemple 3 : L'oxydation du dihydrogne H2 par le dioxygne O2 est infiniment lente temprature ordinaire.
Le mlange d'un volume de O2 pour deux volumes de H2 est cintiquement inerte.
Au bout de plusieurs jours, rien ne s'est pass.
Une raction spontane peut nanmoins avoir lieu ds que l'on met le mlange au contact d'un peu de mousse de platine. La raction est alors explosive :
2 H2 (g) + O2 (g) = 2 H2O (g) On obtient de la vapeur d'eau.
Le platine est un catalyseur de cette raction.
Un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse dune raction chimique sans la modifier, il est rgnr la fin de celle-ci.
Conclusion : La concentration des ractifs, la temprature et la prsence d'un catalyseur sont des facteurs cintiques.

Sciences Mont Blanc

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