Travaux pratiques Math Spé PC 2013-2014 Compte-rendu TP 9 Solvolyse du chlorure de tertiobutyle Les études cinétiques permettent par exemple de valider ou non un mécanisme réactionnel. C’est l’objectif de cette partie du TP. La réaction étudiée est une substitution nucléophile sur le chlorure de tertiobutyle. La réaction est effectuée dans un solvant eau-acétone. Avec ce que vous savez de ce type de réactions, quel est le mécanisme le plus probable ? On étudiera tous les paramètres (classe de l’halogénoalcane, nature du solvant, force du nucléophile…) Vu le mode opératoire proposé, dans quel cas particulier se trouve-t-on ? Pourra-t-on dans ce cas, distinguer le mécanisme proposé précédemment de l’autre mécanisme possible ? Ecrire la loi de vitesse attendue. On fera donc ici une hypothèse sur l’ordre de la réaction que l’on pourra vérifier grâce à l’expérience. Indiquer brièvement les différents types d’étude cinétique que vous connaissez : Ici, on utilise la méthode de Guggenheim qui permet de s’affranchir de la connaissance de la concentration initiale en réactif (RCl ici). Cette méthode consiste à mesurer la conductance du mélange à des instants ti réguliers (ti+1 = ti+ t , t étant constant égale ici à 1 minute). On trace alors le graphique donnant G(ti) en fonction de G(ti+1). Si l’hypothèse d’un ordre 1 est vérifiée, on obtient alors une droite dont la pente donne accès à la constante de vitesse. Lyéce Descartes PC Page 1 sur 4 Travaux pratiques Math Spé PC 2013-2014 Ecrire le bilan de la réaction étudiée et faire un bilan de matière en notant x l’avancement volumique de la réaction : Exprimer alors la conductance de la solution en fonction de l’avancement x de la réaction : A partir de la loi de vitesse précédemment écrite dans l’hypothèse d’un ordre 1, donner l’évolution de x en fonction du temps après intégration : Donner alors l’expression de G(ti) : G en fonction du temps : Trouver le lien entre G(ti) et G(ti+1) et préciser la pente et l’ordonnée à l’origine : Résultats expérimentaux : Température Pente (unité ?) Constante de vitesse (unité ?) Calcul de l’énergie d’activation : Rappeler la relation d’Arrhénius : Ea = Lyéce Descartes PC Page 2 sur 4 Travaux pratiques Math Spé PC 2013-2014 Correction TP 9 Cinétique d’oxydation par les iodures On étudie ici la réaction d’oxydation des ions iodures par les ions persulfates. On utilise alors la méthode des vitesses initiales. On donne E°(S2O82-/SO42-) = 2,01 V et E° (I2/I-) = 0,61 V. Ecrire l’équation bilan de cette réaction (1) : Cette réaction est relativement lente et on se propose ici d’en déterminer la cinétique. Donner les formules de Lewis des ions suivants, ainsi que la géométrie : SO42- Sulfate S2O82- peroxodisulfate S2O32- Thiosulfate Le thiosulfate ajouté consomme le diiode formé lors de la réaction (1). La réaction entre le diiode et le thiosulfate bien connue pour les dosages est une réaction totale et rapide. Ecrire cette réaction (2) : E°(S2O32-/S4O62-) = d’équilibre : V et E° (I2/I-) = 0,61 V. Vérifier la valeur de la constante A quoi est due l’apparition de la couleur bleue ? Pour quelle quantité de diiode formé par la réaction (1) cela se produit-il ? Lyéce Descartes PC Page 3 sur 4 Travaux pratiques Math Spé PC 2013-2014 Montrer en comparant cette quantité avec les quantités de matière initiale que l’on se situe au début de la réaction : Exprimer la vitesse de formation du diiode en fonction des concentrations des espèces en solution, des ordres partiels et de la constante de vitesse : En début de réaction, comment peut-on estimer expérimentalement la vitesse initiale de la réaction ? A partir des expériences réalisées, calculer les ordres partiels en chaque réactif et la constante de vitesse de la réaction. Lyéce Descartes PC Page 4 sur 4
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