Absorbance : suivi cinétique, mélange coloré. 



Suivi d'une réaction.
Soit la réaction lente en solution aqueuse : B + C ---> D.
Concentration initiale [B]0 = 0,10 mol/L ; [C]0=1,0 mol/L.
Absorbance à différentes longueur d'onde :
Composé
l=450 nm
l=560
l=720

Mélange réactionnel
t=0
A0=0,60


t=1 min
A1 =0,24


t=5 min
A5=0


B


A560 = 2,0[B]
0
C


0
0
D


A560 = 1,0 [D] A720 = 0,40 [D]
1. En déduire que l'absorbance de C et D sont nulles à 450 nm.
B est en défaut et C est en excès.
A t = 5 min, l'absorbance du milieu réactionnel est nulle à 450 nm.
A t = 5 min, la solution contient uniquement les espèces C et D.
C et D n'absorbent donc pas à 450 nm.
2. Donner les caractéristiques de la courbe A450 = f(B).
A450 et [B] sont proportionnelles.
A450 = k [B] avec k une constante.
A t = 0 : A0 = k [B]0 ; 0,62 = k x 0,10 ; k = 6,0 L mol-1.
A450 = 6,0 [B].
3. Calculer les concentrations des différentes espèces à 0,1 min et 5 min.

B
C
D
t = 0
0,10
1,0
0
t = 1 min
A1/6,0 =0,040
1,0-0,040 = 0,96
B0-B=0,060
t = 5 min
0
0,90
0,10

4. Exprimer A720 en fonction de A450 et des données.
B et C n'absorbent pas à 720 nm. Seul D absorbe à cette longueur d'onde.
A720 = 0,40 [D] ; [D] = [B]0-[B] ; A720 = 0,40( [B]0-[B] ).
A720 = 0,40( 0,1-A450/ 6,0 ).
A720 =0,040 -0,0667 A450.
5. Exprimer A560 en fonction de A450 et des données.
C n'absorbe pas à cette longueur d'onde. B et D absorbent.
A560 = 2,0 [B] +1,0[D] avec 
[D] = [B]0-[B].
 
A560 = 2,0 [B] +1,0[B]0-1,0[B].
A560 = 1,0 [B] +1,0[B]0=[B]+[B0] avec [B]=A450 / 6,0 ;
A560 =A450 / 6,0 +0,1.




Mélange coloré.
A V1 = 10 mL de solution d'iodure de potassium ( c1 = 10,0 mmol/L), on ajoute V2 = 20 mL d'une solution acidifiée de permanganate de potassium ( c2 = 1,50 mmol/L).
Couples redox : I2 aq / I-aq ; MnO4-aq / Mn2+aq.
1. Ecrire les demi-équations électroniques puis l'équation bilan en précisant s'il s'agit doxydation ou d'une réduction.
MnO4-aq est l'oxydant.
Réduction : 2 fois {MnO4-aq + 8H+aq + 5e- = Mn2+aq + 4H2O}.
Oxydation : 5 fois { 2I-aq = I2aq + 2e- }.
Ajouter : 2
MnO4-aq + 16H+aq + 10e- +10I-aq= 2Mn2+aq + 8H2O +5I2aq + 10e-.
Simplifier :
2MnO4-aq + 16H+aq +10I-aq= 2Mn2+aq + 8H2O +5I2aq.
2. Quel est le réactif en défaut ?
Quantités de matière initiales : n(
MnO4-aq) =V2c2 =20,0*1,50 = 30 µmol.
n(
I-aq) =V1c1 =10,0*1,00 = 100 µmol.
30 µmol d'ion permanganate peuvent réagir avec 30*5 = 150 µmol d'ion iodure.
L'ion iodure est donc en défaut.

Avancement (µmol)
MnO4-aq I-aq I2aq
Initial
0
30
100
0
Final
x = 10
30-2x =10
100-10x=0
5x=50










3. Quelle sont les concentrations finales en ion permanganate et en diiode ?
Volume de la solution : 30 mL.
Quantité de matière finale de diiode : 0,5
n(I-aq) =50 µmol = 0,050 mmol.
[I2 aq]fin =0,050 / 30 ~1,7 10-3 mol/L=1,7 mmol/L.
Quantité de matière finale d'ion permanganate : 30-20 = 10 µmol = 0,010 mmol.
[MnO4-aq]fin=0,010/30=3,3 10-4 mol/L= 0,33 mmol/L.

On donne :
Solution absorbance à 450 nm
absorbance à 600 nm
KMnO4 à 1 mmol/L
0,50 0,60
Diiode à 15 mmol/L 1,3 1,0

Seuls le diiode et l'ion permanganate absorbent dans le domaine visible.
4. Déterminer l'absorbance du mélange à 450 nm et 600 nm.
Lorsque plusieurs espèces absorbantes existent en solution, les absorbances s'ajoutent.
A =A
[I2 aq]fin +A[MnO4-aq]fin.
Absorbance et concentrations sont proportionnelles.
A 450 nm :
A[I2 aq]fin =1,3 *1,7 / 15 ~ 0,147 ; A[MnO4-aq]fin = 0,50*0,33/1 ~0,165.
 A450 = 0,147+0,165 =0,31.

A 600 nm :
A[I2 aq]fin =1,0 *1,7 / 15 ~ 0,113 ; A[MnO4-aq]fin = 0,60*0,33/1 ~0,198.
 A450 = 0,113+0,198 =0,31.











  

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