LC1 : Transformations lentes et rapides

PARTIE A :
La transformation d’un système chimique est-elle toujours rapide ?
LC1 : Transformations lentes et rapides
Objectifs :
•
Revoir les notions de couple oxydant/réducteur et de réaction d’oxydoréduction
•
Savoir que certaines transformations sont lentes
•
Étudier l’influence de certains facteurs sur la vitesse d’une transformation
Introduction :
Les transformations chimiques mises en œuvre dans un feu d’artifice sont associées à des réactions
d’oxydoréduction très rapides. Contrairement à la formation de la rouille par exemple. Qu’est-ce qu’une
transformation lente ? Une transformation rapide ?
I.
Mise en évidence expérimentale
1. Réaction rapide : d’oxydoréduction
Manipulation 1
* Manipulation : On verse une solution aqueuse de permanganate de potassium dans un bécher contenant une
solution aqueuse acidifiée de sulfate de fer II
* Schéma :
* Observation :
* les espèces chimiques qui réagissent font parti de couples d’oxydoréduction : Fe3+/Fe
- écrire pour chaque couple la demi-équation correspondante
- écrire l’équation bilan associée à la transformation chimique observée.
2+
et MnO4-/Mn2+
2. Réaction rapide /réaction lente : Réaction de la bouteille bleue
* Observation
II.
Réactions lentes et rapides
Chaque système chimique évolue à une certaine vitesse. L’étude de l’évolution temporelle de
systèmes chimiques constitue la cinétique chimique.
Classification cinétique : À l’échelle humaine, on distingue trois catégories de transformations
chimiques :
Les transformations quasi instantanées. On dit que la réaction est rapide. Sa durée est inférieure
à la seconde.
On ne peut pas observer l’évolution de la réaction à l’œil. C’est le cas de certaines réactions de
précipitation : la formation du précipité se fait instantanément.
Les transformations lentes. Une réaction est lente si sa durée est de l'ordre de quelques
secondes à plusieurs minutes. On peut observer l'évolution de la réaction à l’œil nu.
Les transformations extrêmement lentes ou infiniment lentes. Une réaction est infiniment lente
si sa durée est de l'ordre de plusieurs jours à plusieurs semaines. On ne peut pas observer
l’évolution de la réaction à l’œil.
Exemples : vieillissement du vin, formation de la rouille.
Remarque : tous les oxydants ne peuvent pas réagir avec tous les réducteurs. Il y a un sens.
III.
Comment accélérer ou ralentir une réaction
Les grandeurs qui agissent sur la vitesse d’évolution d’une transformation chimique sont appelées
facteur cinétique. Voir TPC1
La température est un facteur cinétique : plus la température du milieu réactionnel est élevée,
………. la durée de la transformation est……………………………………..
La concentration initiale des réactifs est un deuxième facteur cinétique : plus la concentration
initiale des réactifs est élevée, plus la durée de la transformation est courte.
IV.
Applications
La trempe : Elle désigne le refroidissement brutal d’un milieu réactionnel pour le rendre
cinétiquement inerte. On utilise ce procédé lors de dosages en séances de travaux pratiques
pour arrêter la réaction à un instant donné t.
Conservations des aliments: Pour ralentir les réactions indésirables, on place les aliments au
réfrigérateur ou au congélateur.
Accélération des réactions: Pour accélérer la cuisson des aliments, on utilise des
autocuiseurs. En augmentant la température, on diminue le temps de cuisson des aliments.
……………………………………………………………….
On peut définir une méthode générale pour équilibrer une demi-équation d'oxydo-réduction:
1.
2.
3.
4.
5.
Écrire l'ébauche en plaçant l'oxydant à gauche et le réducteur à droite du signe égal.
Équilibrer les nombres d'atomes de l'élément commun à l'oxydant et au réducteur.
Équilibrer les nombres d'atomes d'oxygène en ajoutant des molécules d'eau H20 (l).
Équilibrer les nombres d'atomes d'hydrogène avec des ions H+ (aq).
Équilibrer les charges électriques en utilisant des électrons e-.
Suivant les couples, l'intervention de H+ (aq) et de H20 (l) peut s'avérer nécessaire ou inutile.
Remarque : tous les oxydants ne peuvent pas réagir avec tous les réducteurs. Il y a un sens.