Transformations lentes , rapides

 

Transformations lentes et transformations rapides.

 

1-Transformations rapides

1.1-Exemples :

a) réactions de précipitation

(1)   Précipitation de l’hydroxyde de cuivre (II) :   Cu²⁺_(aq) + 2 HO ^-_(aq) → Cu(OH)_2(s)

(2)   Précipitation de l’hydroxyde de fer (II) :   Fe²⁺_(aq) + 2 HO ^-_(aq) → Fe(OH)_2(s)

(3)   Précipitation de l’hydroxyde de fer (II) :   Fe³⁺_(aq) + 3 HO ^-_(aq) → Fe(OH)_3(s)

b) réactions acide-base :

Réaction entre l’acide chlorhydrique et l’hydroxyde de sodium :    H₃O⁺_(aq)  + HO^-_(aq) →  2 H₂O_(l) 

c)Réaction d’oxydoréduction :

Ø Action des ions permanganate (MnO₄^-_(aq) ) acidifiée sur les ions Fer(II) (Fe²⁺_(aq) )

On verse des ions permanganate MnO₄^–_(aq) dans une solution
contenant des ions fer II Fe²⁺_(aq).

La décoloration de la solution violette de permanganate de potassium
 est quasi immédiate : c’est une transformation rapide.

Couples mis en jeu : MnO₄^-_(aq) / Mn²⁺_(aq) et Fe³⁺_(aq) / Fe²⁺_(aq). 

 

MnO₄^–_(aq) + 5 e– + 8 H⁺_(aq) ⇄   Mn²⁺_(aq) + 4 H₂O_(l)       demi-équation de réduction
           

 Fe²⁺_(aq) = Fe³⁺_(aq) + e-         ⇄   Fe²⁺_(aq)            (ˣ5)            demi-équation d’oxydation

 

  équation bilan de la réaction :

   5 Fe²⁺_(aq) + MnO^-_4(aq) + 8 H⁺_{(aq)   ➜}    5 Fe³⁺_(aq) + Mn²⁺_(aq) + 4 H₂O_(l)

 Ø Action des ions permanganate (MnO₄^-_(aq) ) sur l’eau oxygéné (peroxyde d’hydrogène(H₂O_2(aq)) en milieu acide

 Lorsqu’on verse quelques gouttes de permanganate de potassium (K⁺+MnO₄^-) dans un ballon contenant de l’eau oxygénée H₂O₂. On observe une réaction très vive et quasi instantanée.

 Couples mis en jeu : MnO₄^-_(aq) / Mn²⁺_(aq) et O_2(g) / H₂O_2(aq).

MnO₄^–_(aq) + 5 e- + 8 H⁺_(aq) ⇄   Mn²⁺_(aq) + 4 H₂O_(l) 

H₂O₂(aq) ⇄ O₂(g) + 2 e^-   +   2 H⁺(aq)

5 H₂O_2(aq) + 2 MnO^–_4(aq) + 6 H⁺_(aq) → 5 O_2(g) + 2 Mn²⁺_(aq) + 8 H₂O_(l) 

1.2-Définition d’une transformation rapide :

Une transformation est rapide ou instantanée, si elle se fait en une durée trop
courte pour que son évolution puisse être suivie "à l'œil nu" ou avec les appareils
de mesure courants.

2-Transformations lentes

2.1-Exemples :

a) Réaction des ions iodure avec l'eau oxygénée (peroxyde d'hydrogène) en milieu acide.

L'apparition du diiode est progressive car on observe une lente coloration de la solution.

Ecrire l'équation chimique sachant que les couples Ox/Red sont : :    H₂O₂ / H₂O  et I₂ / I^-

H₂O₂  + 2 H⁺ + 2 e^-  ⇄ 2 H₂O

2  I^-   ⇄ I₂  + 2 e^- 

H₂O₂  + 2 H⁺ + 2 I^-   →   I₂  + 2 H₂O 

b) Réaction des ions permanganate avec l’acide oxalique (H₂C₂O_4(aq) ) ou acide éthanedioïque en milieu acide.

Couples mis en jeu : MnO₄^-_(aq) / Mn²⁺_(aq) et CO_2(aq) / H₂C₂O_4(aq) 

MnO₄^-_(aq) + 8 H⁺_(aq) + 5 e^-  ⇄  Mn²⁺_(aq) + 4 H₂O_(l)

H₂C₂O_4(aq)   ⇄ 2 CO_2(aq) +2 H⁺_(aq) + 2 e^-

2 MnO₄^-_(aq)  + 5 H₂C₂O_4(aq) + 6 H⁺_(aq)  → 2 Mn²⁺_(aq) + 10 CO_2(aq) + 8 H₂O_(l)

c) Réaction entre les ions thiosulfate S₂O₃^2- et les ions oxonium H₃O⁺

Couples ox/red mis en jeu: S₂O₃^2- / S   et   SO₂ /  S₂O₃^2-

S₂O₃^2-_(aq)  + 6 H⁺_(aq) + 4 e^-   ⇄   2 S_(s) + 3 H₂O_(l)

S₂O₃^2-_(aq)  + H₂O_(l)   ⇄ 2 SO_2(aq) + 4 e^-  +  2 H⁺_(aq

 S₂O₃^2-_(aq)   + 2 H⁺_(aq)  → S_(s) + SO_{2 (aq)} + H₂O_(l)         (dismutation de S₂O₃^2- )

2.2-Définition d’une transformation lente:

C'est une transformation dont l'évolution peut être suivie "à l'œil nu" ou avec les appareils de mesure courants pendant quelques secondes (ou plus longtemps).

3.Les facteurs cinétiques

3.1-Définition :

Un facteur cinétique est une grandeur qui modifie la vitesse avec laquelle se produit une transformation chimique.

 

3.2- Influence de la température :

Dans chaque bécher disposons un couple de tubes à essai, l'un contenant 10 mL d'eau oxygénée acidifiée de concentration 0,06 mol.L^-1 et l'autre 5 mL de solution d'ions iodure I^-, de concentration 0,4 mol.L^-1.

On mélange simultanément chaque couple de tubes à essai de chacun des 3 béchers et on déclenche, en même temps, le chronomètre.

 

Une élévation de la température accélère les transformations chimiques lentes :
 l’état final est atteint plus rapidement.

le réfrigérateur est utilisé pour ralentir les réactions de dégradation des aliments

trempe chimique : blocage d’une réaction par diminution brutale de la température. (réaliser un dosage).

3.3- Influence de la concentration initiale d’un réactif :

A l’état initial, chaque bécher contient un mélange réactionnel constitué de 20 mL d'une solution d'acide chlorhydrique molaire (1 M) et 20 mL d'une solution de thiosulfate de sodium Na₂S₂O₃ de concentrations 0,2 mol.L^-1; 0,1 mol.L^-1; 0,05 mol.L^-1, la concentration décroissant de gauche à droite

Une élévation de la concentration initiale d’un réactif accélère les transformations chimiques lentes : l’état final est atteint plus rapidement

3.4-Autres facteurs

Il existe d’autres facteurs cinétiques :

Ø l’utilisation de catalyseur (substance chimique qui augmente la vitesse d’une réaction sans être consommée au cours de la transformation)

Ø la lumière (ex : photosynthèse)

Ø le solvant dans lequel est effectué la réaction

Ø agitation mécanique

 l’état de surface pour un réactif solide…