Dm spectrophotometrie

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  • Publié le : 15 décembre 2010
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Où il est question de lumière (partiel, durée 55 mn)

On étudie la cinétique de la réaction, en solution aqueuse, entre les ions dichromates, de formule Cr2O72-(aq), et l'acide éthanedioïque, ou acide oxalique de formule H2C2O4 (aq).
L'équation associée à la réaction, considérée comme totale, modélisant latransformation chimique étudiée s'écrit :

Cr2O72-(aq) + 3 H2C2O4 (aq) + 8 H3O+ (aq) = 2 Cr3+ (aq) + 6 CO2 (aq) + 15 H2O ([pic])

On suit l'évolution du système chimique par spectrophotométrie.

En solution aqueuse, les ions dichromates absorbent une partie des radiations du spectre visible.

Le spectrophotomètre est réglé sur la longueur d'onde ( dans l'air de l'une des radiations absorbées parles ions dichromates. Il permet de mesurer l'absorbance A( de la solution du milieu réactionnel.

L'absorbance A( de la solution est une grandeur qui est proportionnelle à la concentration effective des ions dichromate, soit :
A( (t) = k. [Cr2O72- (aq)] (t)

1. Etude préliminaire

1.1. Donner la définition d’un oxydant, et celle d’un réducteur.
1.2. Identifier dans l’équationde la réaction étudiée, les deux couples d’oxydoréduction mis en jeu et écrire leurs demi-équations correspondantes.
1.3. Afin de réaliser les expériences qui suivent, on dispose d’une solution mère de concentration en ions dichromates égale 1,0.10-2 mol.L-1 et du matériel suivant :
- béchers de 75 mL, 150 mL ;
- pipettes jaugées de 5 mL, 10 mL, 20 mL ;
- éprouvette graduéede 50 mL, 100 mL, 125 mL ;
- fiole jaugée de 50 mL, 100 mL, 250 mL ;
- erlenmeyer de 250 mL.

Décrire, en précisant le matériel utilisé, le protocole à suivre pour préparer une solution aqueuse de dichromate de potassium de concentration c1 = 5,0 ( 10-4 mol.L-1.

2. Radiation lumineuse et suivi spectrophotométrique

Le spectre d'absorption A = f(() d'une solution aqueused’ion dichromate Cr2O72-(aq) est donné figure 5 de l'annexe.

1. Dans quel intervalle de longueurs d'onde l'absorbance est-elle significative ?

Quelle est la couleur de la solution ?

2. Un laser de longueur d'onde 540 nm serait-il adapté pour l'étude spectrophotométrique de la transformation ?

On introduit dans la cuve du spectrophotomètre, un volume V1 = 1,0 mL d'unesolution aqueuse acidifiée de dichromate de potassium de concentration effective en ions dichromate [Cr2O72- (aq)] = 5,0 ( 10-4 mol.L-1.
À la date t0 = 0 min, on ajoute un volume V2 = 1,0 mL d'une solution aqueuse d'acide oxalique de concentration effective en acide oxalique [H2C2O4 (aq)] = 2,5 ( 10-3 mol.L-1.
Le spectrophotomètre mesure l'absorbance du milieu réactionnel en fonction du temps (cf.figure 6, annexe).

3. Absorbance et cinétique chimique

1. En regard de la transformation chimique réalisée et de la réaction qui la modélise, justifier l'évolution de l'absorbance du milieu réactionnel au cours du temps.
2. Déterminer les quantités de matière initiales des ions dichromates et d'acide oxalique.
3. A l'aide d'un tableau d'avancement, déterminer l'avancementmaximal en supposant les ions H3O+(aq) en large excès.

Le graphe donnant l'évolution de l'avancement au cours du temps se trouve dans la figure 7 de l'annexe.

4. On rappelle que la vitesse volumique de la réaction est donnée par l'expression :
v(t)= [pic] où Vmel représente le volume du mélange réactionnel.

a) Comment peut-on évaluer la vitesse volumique à une date t?
b) Comment évolue la vitesse volumique de cette transformation ?
c) Calculer la vitesse de réaction à l’instant initial dans l’unité de votre choix que vous préciserez.

5. Définir le temps de demi réaction t1/2.

6. Déterminer graphiquement t1/2.

Où il est question de lumière (partiel, durée 55 mn) - Corrigé

1.1. Un oxydant est une espèce susceptible...
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