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Physique-Chimie

Chimie

Evolution temporelle d'une transformation chimique

Bonjour à tous ! Dans cette vidéo, nous allons déterminer les ordres partiels de réaction. Nous étudierons la réaction entre les ions iodure (I-) et les ions fer 3 (Fe3+), représentée par l'équation 2I- + 2Fe3+ -> I2 + 2Fe2+. La vitesse initiale de disparition des ions iodure (VdispI-0) peut être exprimée comme VdispI-0 = K * [I-]initial^alpha * [Fe3+]initial^beta. Nous devons trouver les valeurs des ordres partiels alpha et beta.

Nous réalisons deux séries de mesures expérimentales pour déterminer les vitesses initiales de disparition des ions iodure. Dans chaque série, nous fixons la concentration initiale d'une espèce : dans la première série, la concentration d'I- est toujours de 4 mol/l, et dans la deuxième série, la concentration de Fe3+ est de 1,7 mol/l.

Dans la première série de mesures, la concentration initiale de I-^0 à la puissance alpha est une constante, que nous pouvons regrouper avec la constante de vitesse K. Ainsi, la vitesse de disparition dépend uniquement de la concentration de Fe3+. Nous pouvons donc tracer VdispI- en fonction de [Fe3+], ce qui nous donne une cinétique d'ordre 1.

Dans la deuxième série de mesures, nous traçons Vdisp en fonction de I-^0I à la puissance alpha. Cette relation ressemble à une parabole, typique d'une cinétique d'ordre 2. En considérant que la concentration de Fe3+ est fixée, nous concluons que alpha est égal à 2.

Ainsi, nous obtenons la loi de vitesse suivante : la vitesse de disparition des ions I- initial est égale à k * [I-]initial^2 * [Fe3+]initial^1.

Cet exercice est essentiel et nous permet de réviser l'analyse classique de la cinétique chimique. Il montre également comment réduire l'ordre global d'une réaction en fixant la concentration d'un réactif. Cette méthode est importante à retenir. Merci de votre attention et à bientôt !

Bonjour à tous, c'est Mathis de studio. Dans cette vidéo, on va déterminer des ordres partiels de réaction. Alors, les ions iodure réagissent avec les ions fer 3 selon la réaction d'équation 2I- plus 2Fe3+, donne I2 plus 2Fe2+. C'est une réaction assez classique. La vitesse initiale de disparition des ions iodure, VdispI-0, s'écrit VdispI-0 est égale à K fois la concentration en ion iodure à l'instant initial puissance alpha fois la concentration en ion fer 3 à l'instant initial puissance bêta. Alors, les ordres partiels ici sont alpha et bêta. On réalise deux séries de mesures expérimentales. Pour chacune d'elles, on détermine les vitesses initiales de disparition des ions iodure. Ok. Maintenant, déterminons les ordres partiels correspondants. Alors, on a beaucoup de grandeurs qui sont introduites, c'est pour ça qu'il faut être assez à l'aise à manipuler ceux dont on parle. Donc ici, on regarde bien la vitesse initiale de disparition des ions iodure. Et puis, elle dépend de la concentration en ion iodure à puissance alpha et la concentration des ions fer 3 à la puissance bêta. Alors, on analyse le protocole de chacun de cette série de mesures. Alors, à chaque série, si on regarde bien, une des espèces a sa concentration initiale qui est fixée. Donc ici, pour la première, c'est la concentration en I- qui est toujours de 4 mol par litre, donc elle est constante. Et pour la deuxième, c'est la concentration en Fe3+, qui est fixée à 1,7 mol par litre. Ok. Alors, si on regarde pour la première, ça donne quoi ? On a qu'à fois, on a dit, la concentration en I-, 0 à la puissance alpha, fois la concentration en Fe3+, 0 à la puissance bêta. Or, attention ici, la concentration en fait, en I-, 0 à la puissance alpha, c'est une constante, comme on l'a dit. Donc, on peut la faire rentrer dans une constante de vitesse apparente. Et donc, la vitesse de disparition dans cette série de mesures, elle ne dépend que de la concentration en Fe3+. On s'est débarrassé d'une déconcentration, ça s'appelle une dégénérescence de l'an. Et donc, à partir de là, on peut tracer Vdisp I- en fonction de Fe3+. En fait, on est retombé sur une détermination de vitesse standard. Et ici, on obtient, à iode fixée, une droite caractéristique d'une cinétique d'ordre 1. Donc, ça, on le sait, c'est le cas le plus usuel, c'est quand bêta est égale à 1. C'est ça qu'on a déterminé, puisque on avait fixé la concentration en Fe3+. Et bien, on peut faire la même chose, mais de l'autre côté, cette fois. Alors, si on trace Vdisp en fonction de I-0I à puissance alpha pour la deuxième série de mesures, et bien, on obtient ce qui s'apparente à une parabole. Or, la parabole, on s'en souvient, c'est caractéristique, cette fois, d'une cinétique d'ordre 2. Donc, ainsi, alpha est égale à 2, puisqu'on n'a pas pris en compte, plutôt, Fe3+, était rangé dans la constante de vitesse, car sa concentration était fixée. Voilà, on obtient donc la loi de vitesse. La vitesse de disparition des ions I- initial est égale à k fois la concentration initiale en I-², fois la concentration initiale en Fe3+, à la puissance 1. Voilà, c'est un exercice vraiment crucial, qui reprend déjà beaucoup la partie d'analyse classique de cinétique, mais qui a toute son originalité dans le fait d'abaisser l'ordre global d'une réaction, en faisant passer un des réactifs dans la constante de vitesse. Et donc ça, c'est possible en fixant si la concentration est constante pour une série de mesures, pour un des réactifs. Voilà, c'est une méthode bien à retenir. Merci beaucoup d'avoir suivi cette vidéo, et puis je vous dis à bientôt.

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