Suivi cinétique d`une saponification I Principe

Lycée Jean Perrin - Classe de TSI 1 E. VAN BRACKEL TP de Physique-Chimie
TP - C
3
Suivi cinétique d’une saponification
Point sécurité
- la soude (Na++ HO−) manipulée ici est en faible concentration : l’utilisation de gants
n’est donc pas utile. Néanmoins retenir que le produit est irritant pour la peau et très
dangereux s’il entre en contact avec les yeux !
Objectifs :
•Mesurer la conductivité d’une solution au cours du temps
•Exploiter les mesures pour obtenir un suivi cinétique de la réaction
•Déterminer l’ordre partiel d’une réaction chimique
I Principe de l’étude
1) Réaction étudiée
Lors d’une saponification, on fait réagir un ester organique appelé éthanoate d’éthyle avec
de la soude : obtient alors un alcool et une solution de carboxylate de sodium. On se
propose de suivre l’évolution du milieu réactionnel durant la transformation chimique. Soit
l’équation chimique associée à cette transformation chimique :
CH3COOC2H5(l) + HO−
(aq) −−*
)−− CH3COO−
(aq) + C2H5OH(l)
2) Etude de la conductivité
On va réaliser le protocole suivant : on introduit initialement un volume V0de soude de
concentration C0, puis un petit volume de l’ester pur, et on lance le chronomètre. Afin
d’étudier l’évolution de la réaction au cours du temps, on va se baser sur la mesure de la
conductivité. On rappelle que cette dernière s’exprime, pour une solution aqueuse, de la
façon suivante
σ=X
i
λ0
i[Xi]
où [Xi]est la concentration de l’élément Xi, ionique, et λ0
ila conductivité ionique molaire
à dilution infinie de l’espèce Xi(constante).
Ces questions préparatoires vont vous permettre de comprendre l’intérêt :
1. Effectuer un bilan des ions présents initialement en solution, pour calculer la conduc-
tivité à t=0 que l’on notera σ0
2. A l’aide d’un tableau d’avancement, exprimer la conductivité de la solution à un
instant t quelconque
3. Exprimer enfin la conductivité lorsque la réaction est terminée, notée alors σ∞, sa-
chant que l’ion hydroxyde est le réactif limitant de la réaction.
4. Montrer alors qu’on peut écrire
[HO−](t) = [HO−](0) σ−σ∞
σ0
−σ∞
On constate donc que la connaissance de la conductivité durant toute la durée de la réac-
tion va permettre d’en déduire l’évolution de la concentration du réactif limitant au cours
du temps.
II Protocole expérimental
•Vous disposez sur votre paillasse d’une solution de soude à
C0= 1,0·10−2mol.L−1. Prélevez-en un volume de 50 mL que vous
placerez dans un bécher, puis complétez avec 150 mL d’eau. Mettez en
place l’agitation.
•Mesurez la conductivité de la solution, ce sera σ0.
•Ajouter 1 mL d’éthanoate d’éthyle à l’aide de la verrerie adéquate et lancez
le chronomètre.
•Effectuer un relevé de la conductivité au cours du temps (on prendra des
points toutes les 30 secondes) jusqu’à ce que la conductivité n’évolue quasi-
ment plus (moins de 1% de variation en 30 s est un critère suffisant). Cette
dernière valeur sera alors σ∞
C’est à vous !
III Exploitation des mesures
1) Evolution de la concentration
•A l’aide des mesures et du travail préparatoire, tracer l’évolution de la
concentration en ions hydroxydes au cours du temps. Mesurer alors le temps
de demi-réaction τ1/2.
•En déduire la vitesse de disparition de l’ion hydroxyde (sous Re-
gressi, le calcul d’une dérivée s’écrit de la manière suivante :
variable = DIFF(fonction,paramètre,1,2))
C’est à vous !
1

TP - C 3. SUIVI CINÉTIQUE D’UNE SAPONIFICATION
2) Ordre de la réaction
On donne la masse molaire de l’ester M = 88,12 g.mol−1et sa densité d=0,9.
1. Calculer les concentrations initiales en les deux réactifs. Conclusion ?
2. L’observation de l’évolution de la vitesse tend à penser que la réaction est d’ordre 1
par rapport à l’ion hydroxyde. En déduire l’expression attendue de sa concentration
au cours du temps.
3. Que vaut ln [HO−](t)
[HO−](0)?
•Tracer ln [HO−](t)
[HO−](0)et effectuer un ajustement linéaire. Comparer à la
théorie.
•En déduire que la réaction est bien d’ordre 1 et donner la valeur expérimen-
tale de la constante de vitesse. Comparer à la valeur de τ1/2.
C’est à vous !
Rédiger un compte-rendu du TP
A faire pour mercredi prochain
2E. VAN BRACKEL