Fiche de cours

Principe des techniques d'analyse utilisées en cinétique

Lycée > Terminale > Physique Chimie > Principe des techniques d'analyse utilisées en cinétique

Fiche de cours
Quiz et exercices
Vidéos et podcasts

Objectifs :

On peut suivre l'évolution temporelle d'une transformation chimique lente par diverses méthodes. L'étude cinétique d'une réaction est basée sur l'étude de l'évolution d'une grandeur physique ou chimique caractérisant le système chimique.

Quelles sont les différentes techniques d'analyse qui permettent de suivre l'évolution temporelle d'un système chimique ?

1. Suivi temporel d'une transformation

a. Exemple d'une transformation lente

Plaçons dans un bêcher V = 50 mL d'une solution d'eau iodée (I₂) (solution brune), de concentration C = 0,20 mol.L^-1. Introduisons dans cette solution n' = 10 mmol de fer Fe.

La solution perd progressivement sa coloration brune. La solution est incolore au bout de plusieurs minutes, car le diiode disparaît au cours de la transformation.

La réaction d'oxydoréduction met en jeu les couples I₂ / I^- et Fe²⁺ / Fe.

L'équation de la réaction d'oxydoréduction s'écrit :
I_{2 (aq)} + Fe _(s) = 2 I^-_(aq) + Fe²⁺_(aq) .

Cette transformation est lente.

b. Suivi de la transformation par plusieurs méthodes

Diverses méthodes permettent de suivre l'évolution temporelle du système :

• Le suivi par titrage, qui permet de déterminer l'évolution de la quantité de diiode I₂ présente en solution en fonction du temps.
• Le suivi par spectrophotométrie, qui permet de déterminer l'évolution de l'absorbance A de la solution en fonction du temps.
• Le suivi par conductimétrie, qui permet de déterminer l'évolution de la conductance de la solution en fonction du temps.

Remarque : une transformation chimique dans laquelle un gaz intervient peut être suivie par pressiométrie (ou manométrie), ce qui permet de déterminer l'évolution de la pression du gaz en fonction du temps.

Ces grandeurs physiques peuvent ensuite être reliées à la concentration en diiode, ou à l'avancement x de la réaction.

2. Méthodes de suivi

a. Méthode 1 : suivi temporel de la réaction par titrage

Pour déterminer la quantité de diiode restant en fonction du temps, on procède à un dosage du diiode dans un échantillon de la solution.

On prélève à une date t un échantillon de la solution, et on procède à une trempe (dilution et refroidissement rapide de la solution) pour stopper la transformation.
Le prélèvement est introduit dans un bêcher.

On verse ensuite dans le bêcher une solution de thiosulfate de sodium contenue dans une burette graduée, jusqu'à atteindre l'équivalence (repérée par une disparition de la couleur brune de la solution).
Pour plus de commodité, on introduit dans le mélange, lorsque la solution est jaune pâle, de l'empois d'amidon ; la coloration bleue que prend le mélange est plus visible que le jaune. Le changement de couleur est plus net.

La transformation qui se produit est totale et rapide, c'est pourquoi elle peut servir de support au dosage.

L'équation de cette transformation s'écrit :
I₂_(aq) + 2 S₂O₃^2-_(aq) = 2 I^-_(aq) + S₄O₆^2-_(aq) .

Le volume VE versé pour atteindre l'équivalence permet de calculer la quantité nI2 de diiode présente dans l'échantillon, et donc dans la solution.
On a, à l'équivalence, à la date t :

En répétant la manipulation à différentes dates, on peut ainsi tracer la courbe d'évolution de la quantité de diiode formée en fonction du temps.

b. Méthode 2 : suivi temporel de la réaction par spectrophotométrie

Le spectrophotomètre est un instrument qui permet de mesurer l'absorbance A d'une solution. Cette grandeur est liée à la couleur de la solution.
L'absorbance A de la solution étudiée est proportionnelle à la concentration en diiode de la solution.

Pour étudier l'évolution temporelle de la réaction, on place un échantillon de la solution dans une cuve que l'on place dans un spectrophotomètre.

À différentes dates t, on relève la valeur de l'absorbance A donnée par l'appareil.

Le tracé d'une courbe A = f (t) permet d'étudier l'évolution du système.

On relie ensuite l'absorbance A à la concentration en diiode de la solution.
En effet,

soit

c. Méthode 3 : suivi temporel de la réaction par conductimétrie

Pour étudier l'évolution temporelle de la réaction, on mesure la conductance G de la solution à différentes dates.

Le tracé d'une courbe G = f (t) permet d'étudier l'évolution du système.

On relie ensuite la conductance G à l'avancement x de la réaction.
En effet,

étant la constante de cellule du conductimètre (cm^-1).
Soit

.

Et donc

d. Méthode 4 : suivi temporel de la réaction par chromatographie

Dans certains cas (synthèse organique principalement), on peut suivre l’évolution temporelle du système par CCM (chromatographie sur couche mince).
En effet, la présence de certaines espèces chimiques peut être mise en évidence par révélation UV. On peut ainsi déterminer à quelles dates les espèces apparaissent ou disparaissent du mélange réactionnel.

À plusieurs dates t, on prélève un échantillon du système et on en dépose une goutte sur une plaque de CCM.
Quand l’élution est terminée, on repère le front de l’éluant, on sèche et on révèle la plaque sous UV en repérant la présence des taches.
La comparaison des taches sur les plaques permet de déterminer approximativement la date à laquelle le système a cessé d’évoluer.

L'essentiel :

• On peut suivre l'évolution temporelle d'un système grâce à différentes techniques.

• La grandeur physique (conductance, absorbance, pression, etc.) ou la grandeur chimique (quantité de matière, concentration) qui varient au cours du temps, peuvent être reliées à l'avancement x de la réaction pour en étudier l'évolution.

Évalue ce cours !

Note 3.4 / 5. Nombre de vote(s) : 47

Des quiz et exercices pour mieux assimiler sa leçon

La plateforme de soutien scolaire en ligne myMaxicours propose des quiz et exercices en accompagnement de chaque fiche de cours. Les exercices permettent de vérifier si la leçon est bien comprise ou s’il reste encore des notions à revoir.

S’abonner

Des exercices variés pour ne pas s’ennuyer

Les exercices se déclinent sous toutes leurs formes sur myMaxicours ! Selon la matière et la classe étudiées, retrouvez des dictées, des mots à relier ou encore des phrases à compléter, mais aussi des textes à trous et bien d’autres formats !

Dans les classes de primaire, l’accent est mis sur des exercices illustrés très ludiques pour motiver les plus jeunes.

S’abonner

Des quiz pour une évaluation en direct

Les quiz et exercices permettent d’avoir un retour immédiat sur la bonne compréhension du cours. Une fois toutes les réponses communiquées, le résultat s’affiche à l’écran et permet à l’élève de se situer immédiatement.

myMaxicours offre des solutions efficaces de révision grâce aux fiches de cours et aux exercices associés. L’élève se rassure pour le prochain examen en testant ses connaissances au préalable.

S’abonner

Des vidéos et des podcasts pour apprendre différemment

Certains élèves ont une mémoire visuelle quand d’autres ont plutôt une mémoire auditive. myMaxicours s’adapte à tous les enfants et adolescents pour leur proposer un apprentissage serein et efficace.

Découvrez de nombreuses vidéos et podcasts en complément des fiches de cours et des exercices pour une année scolaire au top !

S’abonner

Des podcasts pour les révisions

La plateforme de soutien scolaire en ligne myMaxicours propose des podcasts de révision pour toutes les classes à examen : troisième, première et terminale.

Les ados peuvent écouter les différents cours afin de mieux les mémoriser en préparation de leurs examens. Des fiches de cours de différentes matières sont disponibles en podcasts ainsi qu’une préparation au grand oral avec de nombreux conseils pratiques.

S’abonner

Des vidéos de cours pour comprendre en image

Des vidéos de cours illustrent les notions principales à retenir et complètent les fiches de cours. De quoi réviser sa prochaine évaluation ou son prochain examen en toute confiance !

S’abonner

Profs en ligne

Découvrez le soutien scolaire en ligne avec myMaxicours

Plongez dans l'univers de myMaxicours et découvrez une approche innovante du soutien scolaire en ligne, conçue pour captiver et éduquer les élèves de CP à la terminale. Notre plateforme se distingue par une riche sélection de contenus interactifs et ludiques, élaborés pour stimuler la concentration et la motivation à travers des parcours d'apprentissage adaptés à chaque tranche d'âge. Chez myMaxicours, nous croyons en une éducation où chaque élève trouve sa place, progresse à son rythme et développe sa confiance en soi dans un environnement bienveillant.

Profitez d'un accès direct à nos Profs en ligne pour une assistance personnalisée, ou explorez nos exercices et corrigés pour renforcer vos connaissances. Notre assistance scolaire en ligne est conçue pour vous accompagner à chaque étape de votre parcours éducatif, tandis que nos vidéos et fiches de cours offrent des explications claires et concises sur une multitude de sujets. Avec myMaxicours, avancez sereinement sur le chemin de la réussite scolaire, armé des meilleurs outils et du soutien de professionnels dédiés à votre épanouissement académique.

EXERCE-TOI EN T'ABONNANT