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2013/2014
PCSI
TP Cinétique
TP Cours : détermination de
l’énergie d’activation d’une réaction
de saponification
I La réaction étudiée
Le but de la manipulation est de déterminer la loi cinétique de la réaction d’hydrolyse de
l’éthanoate d’éthyle en milieu basique, réaction que l’on appelle « saponification » :
CH3COOCH2CH3 + OH-
CH3COO- + CH3CH2OH
Nous supposerons que cette réaction admet un ordre : on notera p l’ordre partiel de la réaction par
rapport à OH et q l’ordre partiel de la réaction par rapport à CH3COOCH2CH3.
Nous ferons l’étude à deux températures différentes :
Température d’un bain thermostaté, θ2 °C
Température ambiante, θ1 °C
Ceci nous permettra d’évaluer l’énergie d’activation de la réaction.
Loi d’Arrhénius :
d(Lnk)/dT = Ea/RT2.
II La technique utilisée pour l’étude cinétique : la conductimétrie
Les réactifs sont déjà dans un bain thermostaté. On suivra la conductivité σ de la solution en
fonction du temps t. La durée de chaque expérience est limitée à 20 minutes.
Parcourir le document distribué, qui décrit la conductimétrie.
On notera :
σ0 la conductivité initiale de la solution
σ la conductivité à la date t de la solution
σ∞ la conductivité finale de la solution, au bout d’un temps très long noté t∞
III La partie expérimentale
On prépare un mélange équimolaire en hydroxyde de sodium et en éthanoate d’éthyle à l’instant
initial t = 0 et on suit la conductivité de cette solution pendant 20 minutes.
Les solutions sont placées dans un bain thermostaté.
Attention : bien noter la température à laquelle vous allez travailler. La reporter dans votre compterendu.
1°) Etalonnage du conductimètre
Il faut vous reporter à la notice : l’étalonnage permet de déterminer la constante de cellule KCel du
conductimètre ; c’est bien la conductivité qui s’affiche sur l’écran de l’appareil.
Consulter la notice distribuée.
Vous effectuerez ce qui suit deux fois, tout d’abord à la température θ2 du bain thermostaté, puis,
ensuite, à la température ambiante θ1.
2°) Les suivis conductimétriques
Voir page suivante.
La présentation de votre tableau de résultats sera celle ci-dessous : il faut donc dès le début
prévoir 11 colonnes.
ci-dessus : présentation de votre tableau de résultats expérimentaux
Mesures de la conductivité pendant 20 min
L’acquisition s’effectue par l’intermédiaire du
logiciel Graphe2D qui est connecté au
conductimètre CDM 210. Se reporter aux
copies d’écran suivantes :
Noter la conductivité σ0 dans votre compterendu.
1. Sélectionner l’appareil : il s’agit du
conductimètre Tacussel CDM 210
2.Mesure de la conductivité de la solution à t∞
Il faudrait attendre très longtemps pour pouvoir
mesurer la conductivité à t∞. Mais lorsque la
réaction est terminée, nous avons une solution
aqueuse d’éthanoate de sodium. On détermine
donc la conductivité à t∞ en mesurant la
conductivité du mélange suivant : 50 mL de
-1
CH3COONa 0,05 mol.L + 50 mL d’eau.
!
Noter la conductivité σ∞ dans votre compterendu.
Rincer les deux béchers, les essuyer et les
replacer dans le bain.
2. Cliquer sur l’icône « Go »
Lorsque vous êtes prêts à faire l’acquisition,
cliquer sur « Mesure ».
Noter la température θ2 dans votre compterendu.
ENREGISTRER VOTRE FICHIER
3. Déplacer le curseur de façon à effectuer une
mesure toutes les minutes.
Expérience à température ambiante θ1
4. Sélectionner la cellule pour la première
mesure : c’est la cellule B1.
Les fioles de 50 mL contiennent les solutions à
mélanger. Quand tout est près, mélanger les
deux solutions dans le plus grand des deux
béchers. Homogénéiser, immerger la cellule de
conductimétrie, et déclencher l’acquisition : 1
mesure toutes les minutes. Mesurer la
température de la solution.
Expérience à θ2 (bain thermostaté)
1. Mesure de la conductivité de la solution à t = 0
Comme il est difficile de mesurer la
conductivité à t = 0 lors du mélange, on la
détermine en mesurant la conductivité du
mélange suivant : 50 mL de soude 0,05 mol.L-1
+ 50 mL d’eau.
2.Mesures des deux conductivités limites
2.1. Mesure de la conductivité de la solution à t = 0
Noter la température θ2 dans votre compterendu
2.2.Mesure de la conductivité de la solution à t∞
Noter la conductivité σ∞ dans votre compterendu
Acquisition : mesure de la conductivité pendant 20 minutes
Noter la température θ2 dans votre compterendu
ENREGISTRER VOTRE FICHIER
IV Exploitation des résultats
On adoptera le paramétrage suivant :
1. Compléter le paramétrage dans la feuille de résultats.
2. Exprimer la conductivité de la solution en fonction des conductivités molaires limites et
des concentrations des espèces ioniques :
3. Etablir :
4. En déduire :
Hypothèse : la réaction est d’ordre global 2
La réaction est d’ordre global 2 et on envisage le cas le plus classique : elle est d’ordre 1 par
rapport à OH et d’ordre 1 par rapport à l’ester.
Rem : l’expérience d’aujourd’hui en elle-même n’est pas suffisante pour savoir si la
réaction est d’ordre 1 par rapport à la base ou à l’ester. Nous aurons établi uniquement
qu’elle est d’ordre global 2.
-
5. Etablir alors l’équation différentielle vérifiée par [OH ] si la réaction admet un ordre
partiel 1 par rapport à OH- et un ordre partiel 1 par rapport à CH3COOCH2CH3.
-
6. Quelle fonction de [OH ] est une fonction affine du temps t ?
7. Effectuer, dans la même fenêtre graphique, le tracé pour chaque température. Effectuer
les régressions linéaires. Imprimer ces courbes.
8. Rapporter la valeur des constantes de vitesse, notées k1 à θ1 et k2 à θ2. Un résultat donné
sans unité est considéré faux.
9. Estimer l’énergie d’activation Ea de cette réaction de saponification.

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