Absorbance : suivi
cinétique, mélange coloré.
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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
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l=450 nm
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l=560
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l=720
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Mélange réactionnel
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t=0
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A0=0,60
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t=1
min
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A1
=0,24
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t=5
min
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A5=0
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B
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A560
= 2,0[B]
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0
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C
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0
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0
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D
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A560
= 1,0 [D] |
A720
= 0,40 [D]
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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.
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B
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C
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D
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t
= 0
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0,10
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1,0
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0
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t
= 1 min
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A1/6,0
=0,040
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1,0-0,040
= 0,96
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B0-B=0,060
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t
= 5 min
|
0
|
0,90
|
0,10
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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.
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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 : 2MnO4-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.
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Avancement
(µmol)
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MnO4-aq |
I-aq |
I2aq |
Initial
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0
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30
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100
|
0
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Final
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x
= 10
|
30-2x
=10
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100-10x=0
|
5x=50
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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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