Suivi temporel d’une réaction chimique La spectrophotométrie Le temps de demi-réaction La vitesse de réaction Evolution d’un système chimique Interprétation microscopique

La Spectrophotométrie Principe Absorption de la lumière par les espèces chimiques Un spectrophotomètre mesure l’absorbance A : Proportionnelle à la concentration en espèce absorbante A = k . [X] k dépend de : - l’épaisseur à traverser - la longueur d’onde absorbée

La Spectrophotométrie Intérêt Beaucoup de réactions concernées Petites quantités de substance nécessaires Méthode non destructive Grande plage de durées (de la microseconde à la semaine)

Vitesse d’une réaction Définition L’avancement croît de moins en moins vite : Augmentation de l’avancement Par définition : Volume réactionnel Augmentation de la durée

Vitesse d’une réaction Détermination de la vitesse Graphique : à t donné, v est la pente de la tangente, divisée par le volume réactionnel

Vitesse d’une réaction Détermination de la vitesse Calcul : à t donné, v est la valeur de la dérivée, divisée par le volume réactionnel => Utilisation de la calculatrice ou d’un tableur Remarque : la pente (donc la vitesse) diminue généralement avec le temps

Temps de demi-réaction Une réaction n’est jamais totalement finie (asymptote) Définition : t1/2 est la durée nécessaire pour atteindre la moitié de l’avancement maximal NB : Ce n’est pas la moitié de la durée pour atteindre xmax

Temps de demi-réaction Utilisation de t1/2 t1/2 est le temps caractéristique d’une réaction donnée Pour une réaction donnée, t1/2 dépend : - de la température - des concentrations t1/2 détermine les méthodes de suivi : - réactions lentes => titrages possibles réactions rapides => mesures informatisées (spectrophotométrie, conductimétrie, pHmétrie)

Evolution d’un système chimique On suit les transformations lentes en suivant l’avancement x de la réaction x est déterminé par : - une quantité de matière produite Ou bien - une quantité de matière consommée

Evolution d’un système chimique Exemple : Équation 2I-(aq) + S2O82-(aq)  2SO42-(aq) + I2(aq) Initial 5,0 10-3 1,0.10-4 En cours 5,0 10-3 - 2.x 1,0.10-4 - x 2.x x Final 5,0 10-3 - 2.xmax 1,0.10-4 - xmax 2.xmax xmax x = f(t) connu par n(I2) = f(t)

Evolution d’un système chimique Exemple : n(I2) = f(t) connu : - par titrage de I2 formé ou de I- restant (titrage par réaction d’oxydoréduction rapide) - par spectrophotométrie qui permet de connaître : - A = f(t) - [I2] = f(t) puisque [I2] = k . A - n(I2) = f(t) puisque n(I2) = [I2] . V

Evolution d’un système chimique Généralement : L’avancement croît de plus en plus lentement vers xmax (Diminution de la concentration des réactifs) NB : Exception si la température augmente ou bien ...

Interprétation microscopique Agitation moléculaire Un gaz est constitué de molécules : - éloignées les unes des autres - en mouvement désordonné - à une vitesse croissant avec la température

Interprétation microscopique Agitation moléculaire Dans un solvant, les entités de soluté (ions, molécules): - sont éloignées les unes des autres - sont en mouvement désordonné - ont une vitesse croissant avec la température

Interprétation microscopique Chocs efficaces Un choc entre A et B est efficace s’il entraîne une réaction chimique, du genre : A + B  C + D Plus le nombre de chocs efficaces par seconde est grand, plus la vitesse de réaction est grande

Interprétation microscopique Facteurs cinétiques Si la température augmente, les chocs seront plus nombreux et plus efficaces  plus grande vitesse de réaction Si la concentration augmente, les chocs seront plus nombreux  plus grande vitesse de réaction (t1/2 changé seulement pour un réactif plus concentré)