Spectrophotometrie

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  • Publié le : 24 septembre 2010
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TP de Chimie nº2

Etude quantitative de la cinétique
de deux réactions chimiques

Objectifs du TP

➢ Etudier quantitativement la cinétique de la réaction entre les ions iodure I- et l’eau oxygénée H2O2 par suivi de l’évolution de la concentration du diiode I2 formé en fonction du temps. On utilisera la technique de la spectrophotométrie pour suivre l’évolution de la concentration [I2].➢ Etudier par dosages successifs la cinétique de la réaction de décomposition catalysée de l’eau oxygénée et le principe de la trempe pour bloquer une réaction.

Première réaction : formation de diiode par réaction entre les ions iodure et l’eau oxygénée

I Principe de l’étude

L’équation de la réaction entre les ions iodure I- et l’eau oxygénée H2O2 conduit à la formation de diiode. Laprésence de diiode I2 et d’ions iodure I- conduit alors à la formation d’ions triiodure I3- responsables de la coloration brune de la solution. Les couples rédox mis en jeu dans cette réaction sont : H2O2 / H2O et I2 / I-
La concentration en diiode formé sera déterminée, à différentes dates de l’évolution de la réaction, à l’aide d’un spectrophotomètre et d’une courbe d’étalonnage.

IManipulation

1. Courbe d’étalonnage

On dispose d’une solution de diiode à 2,0 × 10-2 mol.L-1, d’une d’iodure de potassium à 1,0 × 10-1 mol.L-1 et d’une solution d’acide sulfurique à 1,0 mol.L-1.

Prépare quatre solutions (appelées solutions étalons) de diiode dans l’iodure de potassium, de concentrations respectives en diiode : 2 × 10-3 mol.L-1, 4 × 10-3 mol.L-1, 6 × 10-3mol.L-1 et 8 × 10-3 mol.L-1

|Solution de I2 |Solution de (K+ + I-) |Acide sulfurique |Eau |Solutions étalons : [I2] |
|5,0 mL |15,0 mL |15,0 mL |15,0 mL |2,0 × 10-3 mol.L-1 |
|10,0 mL |15,0 mL |15,0 mL|10,0 mL |4,0 × 10-3 mol.L-1 |
|15,0 mL |15,0 mL |15,0 mL |5,0 mL |6,0 × 10-3 mol.L-1 |
|20,0 mL |15,0 mL |15,0 mL |0,0 mL |8,0 × 10-3 mol.L-1 |

Onutilisera comme spectrophotomètre une sonde permettant de déterminer soit l’absorbance de la solution, soit sa transmitance. Nous travaillerons ici en absorbance, lue sur l’écran d’un multimètre digital.

➢ Sur le spectrophotomètre, fais le « blanc » (absorbance A = 0) à partir d’eau distillée.
➢ Détermine l’absorbance de chaque solution étalon pour une longueur d’onde d’étude de 520 nm etconsigne tes résultats dans le tableau suivant.

|Concentration en I2 |2,0 × 10-3 mol.L-1 |4,0 × 10-3 mol.L-1 |6,0 × 10-3 mol.L-1 |8,0 × 10-3 mol.L-1 |
|Absorbance A | | | | |

2. Étude temporelle de latransformation

➢ Mélange, dans un bécher de 100 mL, 10 mL d’acide sulfurique et 18 mL d’iodure de potassium (ce mélange sera noté solution S par la suite).
➢ Place le mélange sur l’agitateur magnétique.
➢ Ajoute 2 mL d’eau oxygénée à la concentration 0,10 mol.L-1 tout en déclenchant le chronomètre.
➢ Remplis aussitôt la cuve du spectrophotomètre avec ce mélange réactionnel.
➢ Fais la premièremesure de l’absorbance (pour λ = 520 nm) en relevant la date correspondante.
➢ Recommence toutes les 15 secondes et consigne tes résultats dans le tableau suivant.

Date | |30 sec |45 sec |1mn |1mn15 |1mn30 |1mn45 |2mn |2mn15 |2mn30 |2mn45 |3mn | |Absorbance | | | | | | | | | | | | | |Date |3mn15 |3mn30 |3mn45 |4mn |4mn15 |4mn30 |4mn45 |5mn |5mn15 |5mn30 |5mn45 |6mn | |Absorbance | | | | | | | |...
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