Problem Spectrophotometrie .pdf


Nom original: Problem Spectrophotometrie.pdfAuteur: REDA

Ce document au format PDF 1.5 a été généré par Microsoft® Office Word 2007, et a été envoyé sur fichier-pdf.fr le 26/03/2016 à 08:48, depuis l'adresse IP 105.159.x.x. La présente page de téléchargement du fichier a été vue 1208 fois.
Taille du document: 323 Ko (4 pages).
Confidentialité: fichier public


Aperçu du document


CPGE GSR

A.SAHLAOUI

PCSI

PROBLEME : suivi spectrophotométrique

LA SPECTROPHOTOMETRIE


























300

La cuve du spectrophotomètre







350

Le spectre Absorbance A=f(λ)









Le spectre A= f(Concentration)

Etoiles des "couleurs"
bleu (470 nm)
vert (530-550
nm

violet(400 - 450 nm)

jaune (~ 590 nm)

rouge (700-800 nm)

orange (~ 640 nm)

Étude cinétique de l'action du diiode sur la propanone en milieu acide
On se propose d'étudier la cinétique de la réaction (1) :
CH3COCH3 + I2 → CH3COCH2I + H+ + ICette réaction admet un ordre et le but de la manipulation est de déterminer les ordres partiels α, ß et Ɵ par
rapport à la propanone, aux ions H+ (catalyseur), et au diiode dans l'équation de vitesse :
v = k.[CH3COCH3]α.[H+]ß.[I2]Ɵ
La consommation de I2 au cours du temps est suivie par spectrophotométrie à la longueur d'onde λ=350nm,
longueur d'onde correspondant au maximum d'absorption du diiode. De plus à cette longueur d’onde on
pourra considérer que le diiode est la seule espèce absorbante.
Les solutions étudiées étant peu concentrées en diiode, la loi de Beer Lambert s’écrit : A = .[I2].l avec :
I
 A : absorbance de la solution ( A  log 0 ),  : coefficient d'absorption molaire du diiode , et l :
I
longueur de la cuve
1

L’étude de la réaction est réalisée dans les conditions suivantes :



11-1-

la réaction est totale, la température est constante t = 25 0C, le volume du milieu réactionnel est
constant
on note [P]0, [H+]o, [I2]o les concentrations initiales en propanone, en ions H+ et en diiode
on travaille en présence d'un large excès de propanone et d'ions H + par rapport a I2 : [P]0 » [I2]0 et
[H+]0 » [I2]0
Donner l'expression littérale de la constante de vitesse apparente notée k app .

1-2- Établir que si la réaction est d'ordre zéro par rapport au diiode, on a alors A = A0 -Yt avec A
absorbance de la solution a l'instant t A0 absorbance de la solution à l' instant initial t=0 et Y étant une
constante dont ou donnera l'expression littérale.
2- On réalise successivement plusieurs expériences avec des conditions initiales différentes. On note A 0i et
Yi les valeurs de A0 et de Y correspondant à l’expérience i.
Expérience n°1 : Conditions : [P]0=0,8 mol.L-1 ; [H+]0=0,02 mol.L-1 ; [I2]0=4.10-5 mol.L-1
Temps (secondes)
Absorbance A

25
1,17

50
1,02

100
0,7

150
0,39

200
0 ,07

Expérience n°2 : Conditions : [P]0=0,8 mol.L-1 ; [H+]0=0,01 mol.L-1 ; [I2]0=4.10-5 mol.L-1
A=A02-Y2t avec A02=1,37 et Y2=3,2.10-3 s-1

On obtient alors les résultats suivants :

Expérience n°3 : Conditions : [P]0=0,4 mol.L-1 ; [H+]0=0,02 mol.L-1 ; [I2]0=4.10-5 mol.L-1
On obtient alors les résultats suivants :A=A03-Y3t avec A03=1,35 et Y3=3,1.10-3 s-1
2-1- Montrer graphiquement que les résultats de l'expérience n01 sont en accord avec une cinétique
d'ordre 0 par rapport au diiode. En déduire les valeurs numériques de Y 1 et de A01.
2-2-

Calculer les rapports : Y1 / Y2 et

Y1 / Y 3 , puis déterminer les ordres partiels α et ß.

3- Le mécanisme proposé pour cette réaction est le suivant :
CH3COCH3 + H+ = CH3-COH+-CH3
CH3-COH+-CH3

= CH2=COH-CH3 + H+

CH2=COH-CH3 +I2 = CH2I-CO-CH3 + H+ + I-

équilibre rapide de constante thermodynamique K1 0
étape lente de constante de vitesse k2
étape rapide de constante de vitesse k3

Établir la loi de vitesse découlant de ce mécanisme. Est-elle en accord avec la loi expérimentale ?
4- On aurait aussi pu suivre l'évolution de la réaction (1) grâce à un dosage volumétrique de I2.
4-1-

Citer un réactif couramment utilisé au laboratoire pour doser I2.

4-2-

Écrire l'équation bilan de la réaction de dosage correspondante.

4-3-

Préciser comment se fait la détection de l'équivalence.

4-4-

Quels sont les avantages d'un suivi spectrophotométrique de la réaction (1).

2

Corrigé Problème de chimie
Partie 1: Etude cinétique de l'action du diiode sur la propanone en milieu acide
1)
Les concentrations en propanone et en H+ varient peu au cours de l’étude (méthode de

1a)

 

dégénérescence de l’ordre), de sorte que l’on peut écrire : v  k P0 H  0 I 2 
Par identification, on obtient :
1b)

 


kapp  k P
0 H 0

Par définition, la vitesse volumique de la réaction est : v  

d P
d I 
 2
dt
dt

d I 2 
A
dA
 kapp . Or, I 2   , d’où : 
 kappl ,
dt
dt
l

Si la réaction est d’ordre 0 par rapport au diiode, on obtient : 
puis : A  A0  kapplt
On identifie donc : Y  kappl

A=f(t)

2)
La courbe ci contre confirme
l’hypothèse d’un ordre 0 par rapport au
diiode. Une régression linéaire à la
machine donne alors :
A01=1,33
Y1=6,29.10-3 s-1

Absorbance

2a)

1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0

1,17

1,02
0,7
0,39
0,07

0

50

100

150

200

250

temps (secondes)

2b)

 
 

 
Y
6,29 kapp1  H 01


A l’aide des expérience 1 et 2 : 1 
Y2
3,2
kapp2  H 
02


A l’aide des expérience 1 et 3 :

Y1 6,29 kapp1  P 01



Y3
3,1
kapp3  P0
3




  2











 2

Donc   1

2c)
Détermination de la constante de vitesse :
On a vu que : Y  kappl et on sait d’autre part que A0  lI 2 0 .
Donc, pour chacune des trois expériences, on peut écrire : Y  kappl  kapp
k

On trouve :

-5

-1

Y I 2 0

Donc   1

 

A0
A
 k P0 H  0 0
I 2 0
I 2 0

, soit :

 

P0 H  0 A0
-1

Expérience n° 1 : k=1,18.10 mol .L.s
Expérience n° 2 : k=1,17.10-5 mol-1.L.s-1
Expérience n° 3 : k=1,15.10-5 mol-1.L.s-1
3

D’où en moyenne :
k=1,17.10-5 mol1
.L.s-1
3) Etude du mécanisme :
C’est l’étape lente qui détermine la vitesse de la réaction : v  k2 P . Or, puisque la première réaction est un

 
équilibre thermodynamique rapidement établi, on peut écrire : P   K10 H  P .
Donc, v  k2 P   k2 K10 H  P , ce qui est en accord avec la loi expérimentale observée.
4) Dosage volumétrique de I2
4a)
I2 est un oxydant que l’on peut réduire à
l’aide d’un réducteur. Le réducteur usuellement
utilisé en iodométrie est l’ion thiosulfate
S2O32- intervenant dans le couple rédox : S4O62/ S2O32- (l’ion S4O62- est l’ion tétra thionate)
4b) L’équation bilan de la réaction du dosage
est :
I 2  2S2O32  S4O62  2I 

Burette

solution de thiosulfate
de sodium

dans le bécher:
Prélèvement du milieu
réactionnel,
éventuellement
dilué
pour effectuer la trempe.
Plus empois d’amidon

L’équivalence est détectée à l’aide
d’empois d’amidon qui prend une couleur
bleue en présence de diiode. A la fin du dosage,
Agitateur
il n’y a plus de diiode, et il n’y a plus de
magnétique.
couleur bleue.
4d) Le suivi spectrophotométrique permet d’éviter de faire des prélèvements dans le milieu
réactionnel (suivis d’une trempe). Cette méthode physique permet de ne pas perturber le milieu et de
mesurer instantanément la concentration en diiode.
4c)

4


Problem Spectrophotometrie.pdf - page 1/4


Problem Spectrophotometrie.pdf - page 2/4


Problem Spectrophotometrie.pdf - page 3/4

Problem Spectrophotometrie.pdf - page 4/4


Télécharger le fichier (PDF)


Problem Spectrophotometrie.pdf (PDF, 323 Ko)

Télécharger
Formats alternatifs: ZIP



Documents similaires


problem spectrophotometrie
cinetique prob
td cinetique 2012 khombol
tp6 dosage d une eau de javel 2
tp6 dosage d une eau de javel 2 1
vitesse de reaction

Sur le même sujet..