TP Chimie 2 Etude cinétique d`une transformation par une méthode
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1. Etude cin tique d une transformation http lefevre pc free fr TP Chimie 2 par une m thode physique Objectifs Comprendre le fonctionnement d un spectrophotom tre et savoir l utiliser Suivre l volution de la concentration dune substance color e intervenant dans une transformation chimique en mesurant son absorbance au cours du temps D terminer graphiquement des vitesses volumiques de r action et un temps de demi r action Principe de la manipulation 1 Absorbance et spectre d absorption On utilise le fait que toute solution color e absorbe la lumi re visible 400 nm lt lt 800 nm On rappelle les longueurs d onde des radiations lumineuses visibles Lorsqu un faisceau de lumi re monochromatique traverse un milieu absorbant l intensit lumineuse I du faisceau transmis est inf rieure l intensit lumineuse Lo du faisceau incident Lorsqu un faisceau de lumi re blanche traverse une substance color e les radiations peuvent tre plus ou moins absorb es Pour chaque radiation le flux lumineux transmis au travers de la solution est inf rieur ou gal si la radiation n est pas absorb e au flux lumineux incident L appareil appel spectrophotom tre fournit en fonction de la longueur d ondes du faisceau lumineux incident une grandeur appel e absorbance et not e A L absorbance traduit haptitudesdu milieu travers absorber la radiation consid r e L absorbance est une grandeur sans dimension2. verser dans un premier b cher puis pr lever l aide d une seconde pipette 10 0 mL de solution B que l on l instant to O m langer les solutions A et B tout en d clenchant l acquisition c est donc la valeur C O qui est acquise et remplir une nouvelle cuve propre aux 2 3 avec ce m lange homog n is t Acquisition par Orphy GTS II pour Hegressi Clic gauche pour d clencher l acquisition Cr mm dd Avant la 25 seconde donc avant l acquisition du 2 point de la courbe il faut avoir substitu cette cuve celle de r f rence Bien replacer le volet d obturation du module Les prises de mesures sont effectu es automatiquement par le logiciel pour toute la dur e choisie la partie du m lange r actionnel conserv e ext rieur de l appareil de mesures permet de suivre qualitativement l apparition du diiode Observer le trac progressif l cran des variations de la tension U donc du flux lumineux amp transmis par le milieu de la r action et bougez la souris de l ordinateur de temps autre pour viter la mise en veille de celui ci Pendant l acquisition r pondez aux questions de la partie suivante Etude et exploitation des donn es 1 Etablir le tableau d avancement de la r action chimique tudi e 2 Calculer l avancement maximal Xmax th orique de la transformation et en d duire la valeur maximale Cmax de la concentration en diiode en fonction de Xmax et du volume de la solu
3. La courbe repr sentant l absorbance d une solution en gt fon tion de la longueur d onde est appel spectre d absorption de la solution Exemple On donne l absorbance d une solution de diode en fonc tion de la longueur d onde Spectre d absorption d une solution de diiode de concentration c courbe n 1 Remarque exp rimentale pour l obtention de cette courbe Pour une solution de diode de concentration c donn e on a mesur labsorbance A pour diff rentes longueurs d ondes 400 nm lt lt 700 nm On a en effet r gl la longueur d onde sur la valeur souhait e on a fait le x blanc avec la solution talon incolore puis on a mesur labsorbance Il a fallu r p ter ce mode op ratoire pour chaque longueur d onde donn e x En utilisant la courbe n 1 d terminer la longueur d onde correspondant l absorbance maximale 2 Mode d emploi du spectrophotom tre du labo Un syst me permet de s lectionner une radiation lumineuse de longueur d onde donn e On travaillera donc par la suite avec une longueur __ d onde fixe Cette radiation est dirig e vers l chantillon analyser Le flux lumineux transmis est mesur converti en tension puis traduit en valeur d absorbance C est trop fort le module Photocolor Principe de la manipulation avec le module Photocolor On choisit une certaine longueur d onde gr ce au bouton s lecteur 6 D E L diff rentes Le faisceau lumin
4. chiffres significatifs puis Ok n Faire appara tre la courbe A f t en cochant amp z ro inclus gt pour l abscisse et l ordonn e D Quelle est l allure de la courbe m Mod liser la courbe A f t choisir le mod le qui semble le mieux convenir demander au professeur si besoin n Relever la valeur A max ACen tilisant la valeur calcul e du mod le 6 Enutilisant les r ponses des questions 2let 3 d duire la valeur de k et pr ciser son unit Mesures de vitesse volumiques de r action t O et t 1000 s n Sur le graphe avec la courbe mod lis e changer le curseur de la souris en tangente tangente simple n Placer la tangente l origine et cliquer pour la fixer Relever la valeur de son coefficient directeur attention faire attention l unit et aux sous multiples employ s par Regressi dA dt o i n Placer une seconde tangente t 1 ks et relever la valeur de son coefficient directeur dA dt 1000 7 En d duire les valeurs de vitesse de r action ces deux dates eee 8 Comment volue la vitesse au cours du temps Pourquoi Re gre ssi tout le monde n Imprimer nous ENVIE Mesures du temps de demi r action t n Sur le graphe changer le curseur de la souris en r ticule n Placer le r ticule de mani re trouver 7 valeur qui appara t en appuyant sur la barre d espace 9 Quelles sont les valeurs de A et t m Remettre le bouton du module Ph
5. e solution contenant des ions peroxodisulfate S208 29 solution A 1 0 10 mol L et une solution contenant des ions iodure Iag Solution B 0 50 mol L Cette transformation lente donne lieu la formation de diiode I Seule esp ce color e ici x Ecrire la r action d oxydor duction mise en jeu dans cette manipulation Donn es couples ox red Iza I tag t 8208 a SOF 29 Oo O Les solutions A et B pr par es l avance sont m lang es au dernier moment qui d finit l instant to O du d but de la transformation La concentration C du diiode form peut tre suivie par mesure de l absorbance du milieu r actionnel une longueur d onde correspondant l absorbance maximale x Justifier l int r t de faire une tude de la cin tique de cette transformation par spectrophotom trie Pourquoi faut il travailler la longueur d onde qui correspond l absorbance maximale du diiode Manipulation R glage du spectrophotom tre Choisir sur le s lecteur du module Photocolor la valeur de longueur d onde 470 nm Remarque importante dans tous les cas s lectionner la DEL et alimenter en tension le module au moins 5 minutes avant les prises de mesures pour avoir une bonne stabilisation des circuits versera dans un deuxi me b cher SF Remarque importante faire la manipulation deux T Placer correctement dans le module une cuve contenant la solution A cuve moiti remplie suf
6. eux mis par la I Photor sistance diode choisie traverse la cuve conditionneur solvant ou solution talon contenant la solution color e tudier Une photor sistance plac e L prise C derri re la cuve permet de mesurer ob interface GTS2 0 gt le flux lumineux I transmis par le milieu absorbant La comparaison cuve _ avec la mesure obtenue Io pour la P X solution talon seule le blanc Photo Since conditionneur permet d en d duire l absorbance A de la solution color e pour la valeur solution color e choisie de longueur d onde Remarque une photor sistance est un dip le lectronigueg isc nvertit un flux lumineux en une tension lectrique exploitable par la suite Ainsi la tension U proportionnelle au flux lumineux I re u estrenvoy e sur un conditionneur lectronique reli l entr e analogique C d Orphy GTs2 blanc flux Lo tension Uo a Io solution ne flux I tension U a I L absorbance A de la solution vaut dans ces conditions cuve VAT L U U D E L L absorbance est donc bien une grandeur sans dimension qui peut varier de O concentration nulle c est dire solvant seul ou solution parfaitement incolore l infini opacit maximale 3 Utilisation du spectrophotom tre pour suivre l volution d une transformation chimique On se propose d tudier la cin tique de la transformation entre un
7. fit Refermer le volet d obturation Ouvrir le logiciel Orphy GTs2 2003 R gler les param tres d acquisition o Abec Mode d acquisition temporel OK Synchronisation entr e clavier n Balayage Bane d e pa On choisira comme dur e totale d acquisition 30 min et comme intervalle de temps entre chaque mesure 25 s ce qui fait bien automatiquement 72 points de mesure ne pas toucher aux autres param tres e Balspage Param trage de la voie d acquisition ia g 3000 TE GTS Il xil Nortel Entr e EA6 prise C EET p Entr e analogique La tension lue en mV lorsque EAE prise C z L Activer la cuve contenant la solution fr Monocaup Grandeur physi A est en place permet de ae n ee d finir le calibre Umax Be 7T utiliser pour la suite Soi OOOO M Exemple on prendra 0 2 V faeu 000091553 200 mV si la tension de Aiichage V C 7 ane i 0 affich e vaut 155 mV R gler Umax pour votre iiki syst me de mesure oivan capteurs ou tatonnag Acquisition Laisser dans l appareil de mesure la cuve contenant la solution A c est la mesure de A LIRE INTEGRALEMENT r f rence solution talon incolore o blanc de concentration en diiode C O qui AVANT sera acquise automatiquement to O EXECUTION Pr lever l aide d une pipette jaug e 10 0 mL de solution A et les
8. otocolor sur la position arr t et non sur 470 nm changer les r glages de Orphy GTS2 et fermer les logiciels ouverts
9. tion V Donn e retenir pour des solutions suffisamment dilu es pour une longueur d onde donn e et pour une paisseur l de solution travers e donn e labsorbance A d une esp ce absorbante en solution est proportionnelle la concentration en esp ce absorbante 3 En d duire la relation entre l absorbance A et la concentration C en diiode On notera k le coefficient utilis 4 D finir la vitesse de r action et tablir son expression litt rale en fonction de l absorbance A et de k Traitement des donn es n Lorsque l acquisition est termin e transf rer les mesures vers le logiciel de traitement des donn es Regressi Trac de U f t n Renseigner la page courante symbole U unit V cocher nouvelle page puis OK m Retrouver la repr sentation graphique de la fonction U f t m Pour avoir les donn es et la courbe en m me temps cliquer sur Fen tre puis Mosa que verticale z Dans le tableau de valeurs relever la valeur de la tension Uo o Uo repr sente la tension qui a t obtenue en pla ant la cuve contenant la solution A dans le colorim tre cette tension appara t la premi re ligne du tableau Uo Trac de A f t n Cr er la fonction absorbance A type de grandeur grandeur calcul e symbole de la grandeur A unit expression de la fonction log Uo U o Uo doit treremplac par la valeur not e pr c demment valeur crire avec tous ses
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