Suivi cinétique d`une saponification I Principe

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Lycée Jean Perrin - Classe de TSI 1 E. VAN BRACKEL
TP de Physique-Chimie
TP - C
3
Suivi cinétique d’une saponification
Point sécurité
4. Montrer alors qu’on peut écrire
σ − σ∞
- la soude (Na+ + HO− ) manipulée ici est en faible concentration : l’utilisation de gants
− σ∞
[HO− ](t) = [HO− ](0)
σ0
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 :
On constate donc que la connaissance de la conductivité durant toute la durée de la réaction va permettre d’en déduire l’évolution de la concentration du réactif limitant au cours
• Mesurer la conductivité d’une solution au cours du temps
du temps.
• Exploiter les mesures pour obtenir un suivi cinétique de la réaction
• Déterminer l’ordre partiel d’une réaction chimique
II
I
Protocole expérimental
Principe de l’étude
1)
C’est à vous !
• Vous disposez sur votre paillasse d’une solution de soude à
C0 = 1, 0 · 10−2 mol.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 quasiment plus (moins de 1% de variation en 30 s est un critère suffisant). Cette
dernière valeur sera alors σ∞
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 :
−
−−*
CH3 COOC2 H5(l) + HO−
(aq) )−− CH3 COO(aq) + C2 H5 OH(l)
2)
Etude de la conductivité
On va réaliser le protocole suivant : on introduit initialement un volume V0 de 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
X
σ=
λ0i [Xi ]
III
i
où [Xi ] est la concentration de l’élément Xi , ionique, et λ0i la conductivité ionique molaire
à dilution infinie de l’espèce Xi (constante).
Ces questions préparatoires vont vous permettre de comprendre l’intérêt :
Exploitation des mesures
1)
Evolution de la concentration
C’est à vous !
• 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 Regressi, le calcul d’une dérivée s’écrit de la manière suivante :
variable = DIFF(fonction, paramètre, 1, 2))
1. Effectuer un bilan des ions présents initialement en solution, pour calculer la conductivité 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∞ , sachant que l’ion hydroxyde est le réactif limitant de la réaction.
1
TP - C 3. SUIVI CINÉTIQUE D’UNE SAPONIFICATION
2)
Ordre de la réaction
C’est à vous !
[HO− ](t)
• Tracer ln
et effectuer un ajustement linéaire. Comparer à la
[HO− ](0)
théorie.
• En déduire que la réaction est bien d’ordre 1 et donner la valeur expérimentale de la constante de vitesse. Comparer à la valeur de τ1/2 .
On donne la masse molaire de l’ester M = 88, 12 g.mol−1 et 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)
A faire pour mercredi prochain
Rédiger un compte-rendu du TP
?
2
E. VAN BRACKEL
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