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Bac Physique-Chimie

Amérique Nord 2

Dans cette vidéo, Théobald de Studio parle du code Python nécessaire pour simuler un titrage par conductimétrie. Il explique qu'il s'agit d'un exercice dans lequel un éleveur donne des compléments alimentaires à son agneau et on veut vérifier si ces compléments sont cohérents. On effectue donc un titrage pour évaluer la concentration de la solution donnée à l'agneau.

La première question consiste à compléter le code à écrire aux lignes 6, 7 et 8, qui correspondent aux nombres stoichiométriques des espèces. A, B et C représentent respectivement les nombres stoichiométriques de NH4+, HO- et NH3+. Puisqu'ils sont tous égaux à 1 dans l'équation de réaction, on les définit tous comme 1.

Ensuite, on demande d'identifier les deux espèces chimiques correspondantes aux variables NSA et NSB. On constate que NSA est égal à la quantité de matière initiale de NH4+ ou de Cl-, alors que NSB est égal à la quantité de matière de Na+ versé dans la solution. Cela signifie que NSA représente la quantité de matière de Cl- et NSB représente la quantité de matière de Na+ en cours de réaction.

On nous présente ensuite cinq graphiques représentant l'évolution de la quantité de matière des différentes espèces chimiques en fonction du volume de solution titrante versé. Pour déterminer quel graphique correspond à quelle espèce chimique, on utilise un tableau de présence des espèces chimiques avant et après l'équivalence. On observe que la concentration de HO- augmente avant l'équivalence, que la quantité de matière de NH4+ diminue, que la quantité de matière de Na+ augmente, que la quantité de matière de Cl- reste constante et que la quantité de matière de NH3 augmente et reste constante après l'équivalence. On peut donc attribuer chaque graphique à l'espèce chimique correspondante.

Enfin, on nous demande de compléter le code aux lignes 12 et 19. À la ligne 12, on cherche le volume à l'équivalence en utilisant la formule CAVA/CB. À la ligne 19, on calcule Nb en utilisant la formule CAVA-CBVB. On conclut que A représente NH4+ et B représente HO-.

C'est ainsi que se termine cet exercice. N'hésitez pas à poser vos questions en commentaire et à attendre la prochaine vidéo.

Bonjour à tous, c'est Théobald de Studio, et dans cette vidéo, on va s'intéresser au code Python qu'il est nécessaire d'écrire lorsqu'on veut simuler un titrage par conductimétrie. Alors si vous vous souvenez de l'exercice qu'on était en train de faire, il s'agit d'un éleveur qui donne des compléments alimentaires à son agneau, et on a voulu regarder si les compléments qu'il donnait étaient cohérents avec ce qui était précautionné normalement. Et puis on a fait un titrage pour évaluer la concentration de la solution qu'il donnait à son agneau. Et donc on titre les ions NH4+, grâce aux ions HO-, et puis là on va faire une simulation du titrage. Et la première question c'est de compléter le code à écrire aux lignes 6, 7 et 8, donc ici. En fait A, B et C vont correspondre aux nombres stoichiométriques des espèces. Donc on va essayer de faire ça. La première question à se poser c'est à quoi correspondent concrètement A, B et C. Si on regarde l'équation de réaction, c'est NH4+, plus HO-, qui donne NH3+, plus H2O. Et donc A, B et C c'est ça, c'est A grand A plus B grand B qui donne C grand C plus H2O. Donc A, B et C sont les nombres stoichiométriques de mes différents réactifs et produits. De ce côté-là, je ne sais pas, peut-être que c'était dans l'autre sens, c'était peut-être BB plus AA. Je ne sais pas exactement si le A correspond à NH4+, mais ce n'est pas grave puisque nous on s'intéresse à petit A et petit B, qui eux sont les mêmes et sont égaux à 1, puisque les noms stoichiométriques dans cette équation sont tous égaux à 1. Donc finalement, on va écrire quelque chose qui ressemble à ça, A égale 1, B égale 1 et C égale 1, à mes trois lignes. On demande ensuite d'identifier les deux espèces chimiques qui correspondent aux variables NSA et NSB. Alors on regarde dans le code à quoi est-ce que ça correspond. On voit ici NSA.happenCAVA et ici NSB.happenCBVB, d'ailleurs on le retrouve ici aussi et ici aussi. Donc en fait, à chaque fois, on va calculer un volume V et on regarde si ce volume V, donc de solution titrante, est inférieur ou supérieur au volume à l'équivalence. Si c'est inférieur au volume à l'équivalence, on passe dans cette boucle-là, où on va calculer NSA et NSB et si c'est supérieur au volume à l'équivalence, on passe dans celle-ci. Et on voit en fait que les deux formules pour NSA et NSB, avant et après l'équivalence, sont les mêmes. Donc qu'est-ce qu'on va pouvoir en dire ? Eh bien on regarde en premier NSA. À chaque pas de temps, on fait NSA.happen de CA fois VA et CAVA, on voit que c'est la quantité de matière initiale en chlorure d'ammonium, donc NH4+, Cl-. Donc ça peut être soit la quantité de matière en NH4+, soit celle en Cl-. Sauf qu'à tout instant avant ou après l'équivalence, eh bien NSA est constant, c'est ce qu'on a dit, et vaut toujours CAVA. Donc finalement, NSA va correspondre à la quantité de matière en Cl-, parce que la quantité de matière en Cl- ne bouge pas lors de mon titrage, alors que celle de NH4+, va évoluer au fur et à mesure de mon titrage, puisque va réagir avec les ions HO-. Pour NSB, eh bien on suit le même raisonnement. À chaque pas de temps, on fait NSB.happen de CBVB, et CBVB correspond à la quantité de matière en hydroxyde de sodium, donc Na+, HO-. Donc NSB, ça pourrait être soit la quantité de matière en Na+, soit en celle de HO- versé. Sauf que, qu'on soit avant ou après l'équivalence, on ajoute toujours CBVB, et donc, ça veut dire que cette quantité de matière ne dépend pas de la réaction, elle dépend uniquement du volume VB versé et de sa concentration. Donc finalement, NSB va correspondre à toutes les listes, parce qu'on fait des happened à chaque fois, donc toutes les listes aux différents temps de ma réaction, des quantités de matière en Na+, au cours de la réaction, pas au cours de l'année, au cours de la réaction. Puis on nous donne 5 graphiques qui sont obtenus à l'aide du programme Piton, et ça représente à chaque fois l'évolution de la quantité de matière d'une des espèces chimiques en fonction du volume versé de solution titrante. Donc on a ces 5 trucs, et on nous demande de justifier et d'indiquer pour chaque graphique l'espèce chimique correspondante. Moi, ce que je vous conseille de faire, c'est de faire un tableau de présence de mes différentes espèces en solution, donc quelque chose qui va ressembler à ça. On place toutes nos espèces qui sont susceptibles d'apparaître, et on regarde avant l'équivalence comment est-ce qu'elles réagissent, après l'équivalence qu'est-ce qu'il se passe, et on en déduit la figure, le graphe correspondant. Donc, notre équation de réaction, on l'a dit, c'est NH4+, HO-, qui donne NH3+, H2O. Donc avant l'équivalence, on ajoute des ions HO-, les ions HO- et les ions NA+, étaient dans ma burette graduée, et je les ajoute dans mon bécher. Sauf que les ions HO-, ils vont réagir instantanément avec les ions NH4+, pour former NH3. Donc les ions HO-, on les met, mais ils disparaissent tout de suite, et les ions NH4+, ils vont disparaître petit à petit. Ils étaient là au début, puis ils disparaissent petit à petit. Les ions NA+, eux, ils vont augmenter leur concentration, ils vont augmenter leur quantité de matière, va augmenter en solution au cours du temps, puisqu'on les ajoute, et NH3 est formé au cours du temps. Donc finalement, HO-, il n'y en a pas avant l'équivalence, NH4+, diminue, la quantité de matière en NA+, augmente, celle en CL- ne bouge pas, puisque CL- était présente au début dans le bécher, mais ne réagit avec aucun des ions présents, et NH3, augmente. Puis, qu'est-ce qu'il se passe une fois qu'on a passé l'équivalence ? Et bien, après l'équivalence, on ajoute toujours des ions HO- et NA+, sauf qu'il n'y a plus d'ions NH4+, donc les ions HO- ne réagissent pas, et donc ils sont présents en solution, et plus on ajoute de solutions titrantes, plus il y en a présents en solution. De même pour NA+, et puis si on n'a pas de NH4+, en solution, et qu'il n'y a pas de réaction, alors on ne forme pas d'ions NH3. Donc si on regarde ce qui se passe pour nos différentes espèces, et bien la concentration, la quantité de matière en HO- va augmenter, celle en NH4+, elle est nulle, puisqu'on a passé l'équivalence, on continue d'augmenter la quantité de matière en NA+, il y a toujours autant de quantité de matière en Cl-, et la quantité de matière en NH3 ne bouge pas, puisqu'on n'a plus de réaction. On peut en déduire les différentes figures. Donc pour HO-, on a dit 0, puis ça augmente, 0, puis ça augmente, ça correspond à la première figure. Pour NH4+, on a dit ça diminue, puis 0, alors ça diminue, puis 0, hop, c'est la cinquième figure. NA+, on a dit ça augmente, puis ça augmente, donc c'est celle-ci, c'est la figure 4. Cl-, on a une quantité de matière qui est toujours égale, donc égal, égal, c'est bien la 2, et NH3, c'est la dernière, on a quelque chose qui augmente, et puis qui est constant. Donc on a pu déterminer sans trop de soucis nos différentes figures, et ça c'est vraiment grâce au tableau de présence, c'est hyper utile, je vous conseille vraiment de faire ça chez vous, c'est vraiment ce qui va vous sauver la vie. Donc on peut passer à la dernière question, où on nous demande de compléter le code des lignes 12 et 19. Alors j'ai remis le code juste là, ligne 12 et 19, donc ça correspond à cette ligne-là, calcul du volume à l'équivalence, et à cette ligne ici, à compléter avec le calcul de Nb. Bon Nb, on ne sait pas trop qui c'est pour l'instant, mais on va y arriver. Alors la ligne 12, on a dit on cherche le volume à l'équivalence, et bien on a notre réaction, notre équation de réaction, et puis à l'équivalence, les réactifs ont été apportés en proportion stoichiométrique, toujours pareil. On peut écrire que la quantité de matière en NH4+, est égale à la quantité de matière en HO- apportée à l'équivalence. Donc CAVA vaut CBVEC, et donc mon volume à l'équivalence vaut CAVA sur CB. Donc encore en piton, ça va donner VEC qui vaut entre parenthèses CA étoile VA, fermez la parenthèse, slash CB. On passe maintenant à la ligne 19. La ligne 19, ce qu'on voit, alors on va faire là, donc on se passe ici, et puis en fait pour comprendre qui est Nb, il faut comprendre qui est Na. Na, on fait CAVA-CBVB fois A sur B, A sur B ça vaut 1, parce que petit a égale 1 et petit b égale 1, on s'en souvient, c'était nos nombres stoichiométriques. Donc Na, c'est CAVA-CBVB, donc en fait c'est le nombre de molles de NH4+, initial, ça c'est CAVA, moins le nombre de molles en HO- apporté, ça c'est CBVB. Et donc finalement, Na c'est la quantité de matière en NH4+, à chaque instant de ma réaction. Donc si ça c'est ma quantité de matière en NH4+, à chaque instant de ma réaction, donc ça veut dire que A correspond à NH4+, et donc que B correspond à HO-, puisque c'était mes deux réactifs. Donc Nb, c'est la quantité de matière des ions HO- en solution, et c'est celle-là qu'il faut qu'on donne son code Python pour la trouver à chaque fois. Sauf qu'avant l'équivalence, les ions HO- sont ajoutés et consommés immédiatement puisque NH4+, est présent en solution. Donc ça veut dire qu'il n'y en a jamais des ions HO-, tant qu'on est avant l'équivalence, leur quantité de matière en solution est nulle. Donc, NH N de HO- égale 0, et en Python c'est assez facile, on écrit Nb.pund de 0, et on a répondu à la question. Si vous avez des questions, n'hésitez pas à les poser en commentaire, c'est la fin de cet exercice. Nous on se retrouve pour une prochaine vidéo, à plus.

Additif alimentaire pour les agneaux (2)

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