Chimie – Partie A – Chapitre 1 : Transformations lentes et rapides

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Chimie – Partie A – Chapitre 1 : Transformations lentes et rapides

Terminale S Chimie Partie A Chapitre 1 : Transformations lentes et rapides Page 1 sur 3

1. 5MSSHO VXU OHV UpMŃPLRQV GªR[\GRUpduction

1.1. Définitions

1.2. Les couples

Un oxydant et son réducteur conjugué forment un couple oxydant / réducteur noté Ox / Red. Si un réducteur Red1

Ox2 (qui les capte !), alors le réducteur Red1 se transforme en son oxydant conjugué Ox1 Ox2 en son réducteur conjugué Red2 : a Red1 + b Ox2 = c Ox1 + d Red2

Pour un couple Ox / Red donné, la demi-

1.3. 0pPORGHV SRXU MÓXVPHU XQH pTXMPLRQ GªR[\GRUpGXŃPLRQ

1. Repérer les deux couples Ox / Red mis en jeu.

2. Écrire la demi-chaque couple Ox / Red :

a. Écrire la demi-équation sous la forme Ox + n e = Red ; b. Si nécessaire2O ; c. Si nécessaire, ajuster les atomes + (aq) ; d. Ajuster les charges avec des électrons (toujours

e. En milieu basique, ajouter des ions hydroxyde (de chaque côté) et tenir compte de la réaction acido-basique avec

les ions hydrogène : H+(aq) + HO(aq) = H2O(l).

3. Écrire les demi-. Multiplier chaque demi-équation pour

éliminer les électrons du bilan (les électronréducteur à un oxydant).

4. Faire le bilan, sans oublier les nombres ajustés précédemment et simplifier

si nécessaire. Vérifier la conservation des éléments et de la charge. Cette méthode, abordée en première S, sera reprise dans tous les exemples suivants.

2. Quelques exemples de transformations rapides

2.1. Action des ions permanganate sur les ions fer II

On verse des ions permanganate MnO4(aq) dans une solution contenant des ions fer II Fe2+(aq). La décoloration de la solution violette de permanganate de potassium est quasi immédiate : transformation rapide. Couples mis en jeu : MnO4(aq) / Mn2+(aq) et Fe3+(aq) / Fe2+(aq). MnO4(aq) + 5 e + 8 H+(aq) = Mn2+(aq) + 4 H2O(l) (1)

Fe2+(aq) = Fe3+(aq) + e (5)

équation de la réaction : 5 Fe2+(aq) + MnO4(aq) + 8 H+(aq) = 5 Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4 H2O(l)

2.2. Action des ions permanganate sur OH SHUR[\GH GªO\GURJqQH eau oxygénée)

Versons une pointe de spatule de permanganate de potassium dans un ballon

2O2. On observe une réaction très vive et quasi

instantanée. Couples mis en jeu : MnO4(aq) / Mn2+(aq) et O2(g) / H2O2(aq). MnO4(aq) + 5 e + 8 H+(aq) = Mn2+(aq) + 4 H2O(l) (2)

H2O2(aq) = O2(g) + 2 e + 2 H+(aq) (5)

5 H2O2(aq) + 2 MnO

4(aq) + 6 H+

(aq) = 5 O2(g) + 2 Mn2+ (aq) + 8 H2O(l)

Un réducteur est une espèce chimique (ionique ou moléculaire) susceptible de céder un ou plusieurs électrons.

Un oxydant est une espèce chimique (ionique ou moléculaire) susceptible de capter un ou plusieurs électrons.

Chapitre 1 : Transformations lentes et rapides

Partie A

IM PUMQVIRUPMPLRQ G·XQ V\VPqPH ŃOLPLTXH HVP-elle toujours rapide ?

RÉDUCTEUR

OXYDANT

E Le C et le D de réDuCteur se retrouvent dans céder (CD) (aq) + MnO 4(aq) Fe2+ (aq) + SO2 4(aq) N.B. pas en solution aqueuse, ils sont

échangés entre deux couples

Ox / Red

permanganate de potassium eau oxygénée Terminale S Chimie Partie A Chapitre 1 : Transformations lentes et rapides Page 2 sur 3

3. Quelques exemples de transformations lentes

3.1. Action des ions permanganate sur OªMŃLGH R[MOLTXH

2C2O4(aq) (acide

éthanedioïque). La décoloration de la solution est lente. Les couples mis en jeu sont les couples : MnO4(aq) / Mn2+(aq)

et CO2(aq) / H2C2O4(aq). la réaction : MnO4(aq) + 5 e + 8 H+(aq) = Mn2+(aq) + 4 H2O(l) (2)

H2C2O4(aq) = 2 CO2(aq) + 2 e + 2 H+(aq) (5)

5 H2C2O4(aq) + 2 MnO4(aq) + 6 H+(aq) = 10 CO2(aq) + 2 Mn2+(aq) + 8 H2O(l)

3.2. Action des ions iodure VXU OªHMX R[\JpQpH

Versons une solution incolore d (K+(aq) + I(aq)) dans une solution incolore H2O2(aq) On observe une lente coloration de la solution. Les couples mis en jeu sont les couples : I2(aq) / I(aq) et H2O2(aq) / H2O(l) :

H2O2(aq) + 2 e + 2 H+(aq) = 2 H2O(l) (1)

2 I (aq) = I2(aq) + 2 e (1)

H2O2(aq) + 2 H+(aq) + 2 I(aq) = I2(aq) + 2 H2O(l)

4. Des étapes détectables ?

Une transformation est dite instantanée

mesure, dès que les réactifs sont mis en présence.

Une transformation est qualifiée de lente

5. Les facteurs cinétiques

5.1. 4XªMSSHOOH-t-on facteur cinétique ?

5.2. Influence de la température

Le facteur " température » est utilisé pour : accélérer une réaction : ralentir une réaction : o en cuisine dans une cocotte-minute ; o ; o etc. o le réfrigérateur est utilisé pour ralentir les réactions de dégradation des aliments ; o effectuer une " trempe chimique » une réaction par diminution brutale de la température dans le but, par exemple, de réaliser un dosage. o etc.

5.3. HQIOXHQŃH GH OM ŃRQŃHQPUMPLRQ LQLPLMOH GªXQ réactif

Pour réaliser une trempe chimique, on ajoute souvent une quantité importante : la dilution permet de

diminuer la concentration des réactifs et ainsi de ralentir significativement la transformation (la diminution

simultanée de la température ).

5.4. Autres facteurs

: lcatalyseur (substance chimique qui augmente la vitesse e au cours de la transformation), la lumière (ex : photosynthèse), le solvant dans lequel est effectué la réaction, agitation mécanique, état de surface Une élévation de la accélère les transformations chimiques lentes atteint plus rapidement.

Une élévation de la température accélère les transformations chimiques lentes plus

rapidement.

Un facteur cinétique

N.B. : la coloration jaune qui

apparaît est celle du diiode en solution aqueuse, seule espèce colorée.

N.B. : la décoloration est

due à la disparition des ions permanganate, violets, seule espèce colorée. Terminale S Chimie Partie A Chapitre 1 : Transformations lentes et rapides Page 3 sur 3

6. Interprétation microscopique

Envisageons le cas de la réaction chimique suivante : NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)

6.1. Agitation thermique et choc efficace

Les molécules dans un milieu fluide (liquide ou gaz) sont en mouvement permanent (agitation thermique). Plus la

grandeur macroscopique " température ». La liaison chimique au sein de la molécule HCl peut se rompre, si une lui est fournie. Cette énergie est apportée par chocs entre molécules et correspond à microscopique de ces molécules. liaison ne peut pas se rompre : ctuer : le choc est inefficace ! A température donnée, toutes les molécules nla même vitesse : certains chocs sont efficacesinefficaces.

6.2. 3RXUTXRL OªpOpYMPLRQ GH OM PHPSpUMPXUH SHUPHP-HOOH GªMŃŃpOpUHU XQH UpMŃPLRQ ?

Une augmentation de

Lorsque t suffisante, pour que le choc soit efficace, être remplies : il faut que les molécules qui se rencontrent soient des réactifs :

NH3 effectue un choc avec NH3 : il ne se passe rien NH3 effectue un choc avec HCl : la réaction a lieu

il faut que les molécules qui se rencontrent soient correctement orientées. En effet, lorsque la liaison HCl se

rompt, lNH3 doit être convenablement disposé pour former NH4+

Mauvaise orientation Mauvaise orientation

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