Chapitre 2 : suivi temporel d'une réaction chimique


I) Suivi temporel d'une réaction par 

titrage : méthode chimique

1) Protocole expérimental

Pour déterminer par un dosage la concentration d'une espèce au cours du temps :

1) On effectue le mélange des réactifs.

2) A intervalles de temps réguliers, on prélève une partie du mélange que l'on refroidit brutalement pour arrêter la réaction (cette méthode est appelée la trempe).

3) On dose une espèce de l'échantillon (réactif ou produit) avec une autre espèce chimique.

2) Avancement x(t) de la réaction au cours du temps

En traçant le tableau d'avancement de la réaction on détermine la relation entre la concentration de l'espèce dosées et l'avancement x(t) au cours du temps.

3) Composition du système à l'instant 't'

À partir de la relation précédente, on détermine la concentration des réactifs et des produits à chaque instant 't'.

II) Suivi temporel des concentrations par méthodes physiques

A partir de la conductance ou de l'absorbance, on détermine les concentrations des espèces chimiques au cours du temps. On en déduit l'avancement.

1) La conductimétrie 

La conductance au cours du temps G(t) d'une solution, comprise entre deux plaques d'un conductimètre est :


S: surface d'une des plaques (m2)
l: distance entre les plaques (m)
s(t) : conductivité de la solution à l'instant t (S.m-1)

G: conductance en Siemens(S)

k: constante de la cellule(m)

La conductivité s d'une solution contenant des ions de concentration [A] et [B] est :

s : conductivité en S.m-1
l: conductivité molaire de l'ion correspondant  (S.m2.mol-1)
[X]: concentration molaire en mol.m-3

Pour voir un exercice donnant l’expression de G en fonction des concentrations des espèces chimiques à l’instant ‘t’ clique ici.

2) La spectrophotométrie

a) Absorbance

Une radiation lumineuse monochromatique de longueur d'onde l traverse une cuve contenant une solution colorée par une espèce chimique. Une partie du rayonnement est absorbée. L'absorbance pour cette longueur d'onde, notée A(l), est donnée par la relation :

 

(relation hors programme)

Io : intensité lumineuse à l'entrée de la cuve

I : intensité lumineuse à la sortie de la cuve.

A(l) est une grandeur sans dimension. L'absorbance est une grandeur additive.

b) Loi de Beer Lambert

L'absorbance d'une solution est donnée par la relation :

e (l ): coefficient d'absorption molaire qui dépend de la nature de l'espèce dissoute, de la température, et de la longueur d'onde (m-1 .mol-1 .L).
l: longueur de solution traversée.
C(mol.L-1): concentration de la solution.