Suivi de l'évolution d'un système

Sommaire

Introduction

Méthodes chimiques

Méthodes physiques

Le temps de demi-réaction

A intervalles de temps réguliers, on prélève un échantillon du mélange réactionnel.

On bloque son évolution par une trempe puis on détermine la concentration d’un des réactifs consommés ou d’un des produits formés, par titrage.

On peut alors en déduire l’avancement de la réaction.

Les méthodes chimiques sont utilisées sur des réactions lentes.

L’avancement du système est déterminé à partir de la mesure d’une grandeur physique (absorbance, pression, volume, conductivité, ...). Les méthodes physiques permettent des mesures en continu, ne perturbent pas le système réactionnel et sont bien adaptées à l’étude des évolutions rapides.

Mesure d'absorbance ou spectrophotométrie

Lorsqu’un des réactifs ou l’un des produits est coloré, l’absorbance du système va évoluer. L’application de la loi de Beer-Lambert permet de déterminer la concentration de cette espèce colorée et d’en déduire l’avancement.

Mesure de la conductivité ou conductimétrie

Lorsque la réaction consomme ou produit des espèces ioniques, la conductivité électrique varie. Sa mesure permet alors de déterminer la composition du système et donc l’avancement.

Mesure de la pression ou manométrie

Lorsque la réaction consomme ou produit des gaz, la pression varie. La mesure de la pression permet alors de déterminer la composition du système et donc l’avancement.

Pour caractériser la rapidité d’évolution d’un système, on peut s’intéresser à la durée de réaction.

Définition

On appelle durée d’une réaction chimique le temps $t_f$ nécessaire à la consommation totale du réactif limitant.

Pour $t = t_f$ , l’avancement $x$ a atteint sa valeur maximale $x_{max}$ .

Lorsque le système évolue très lentement, il est difficile de savoir à quel moment la réaction est terminée. On va alors caractériser la vitesse d’évolution du système grâce au temps de demi-réaction.

Définition

Le temps de demi-réaction noté $t_{1/2}$ est la durée nécessaire pour que la moitié du réactif limitant soit consommée.

Pour $t = t_{1/2}$ , l’avancement $x_{1/2}$ a atteint la moitié de sa valeur maximale $x_{max}$ :

x_{1/2}=\frac{x_{max}}{2}

Détermination du temps de demi-réaction.

On admet qu’un système chimique cesse d’évoluer au bout d’une durée de l’ordre que quelques $t_{1/2}$ et non $2$ fois $t_{1/2}$ comme on pourrait naturellement le penser.

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Cinétique et catalyse