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TP CHIMIE : Lycée F.BUISSON PTSI ETUDE CONDUCTIMETRIQUE D'UNE CINETIQUE D'ORDRE GLOBALE 2 1) Principe a) La réaction On étudie la saponification de l'éthanoate d'éthyle par la soude. Il s'agit d'une réaction d'ordre globale 2 : d'ordre 1 vis-à-vis de chaque réactif :

v=! dHO dt =kCH 3 !COO!C 2 H 5 HO (1) CH 3 !COO!C 2 H 5 +HO =CH 3 !CH 2 !OH+CH 3 !COO t=0aa00 ta!xa!x xx t 00aa a est la concentration initiale des réactifs et x l'avancement en mol.L -1 . . Montrer que par intégration de l'équation (1), on obtient : 1 a!x 1 a =kt

. On suit la réaction par conductimétrie (méthode physique). b) Principe de la conductimétrie Un conduc timètre mesure la résistance ou la cond uctance, d'une portio n d'élect rolyte comprise entre deux plaques d e platine (la c ellule conducti métrique) de surface

S , distantes de , plongeant dans la solution : R= S

R= résistance en !,

! = résistivité en ".m et

G la conductance en S (siemens), 1 S=1 !

-1 . 1 cell S G Rk k cell S constante de cellule en m -1 et !=1" conductivité en S.m -1

Dans une solution, la conductivité est assurée par la présence d'ions qui sont les porteurs de charge mobiles et non par les électrons. La conductivité dépend de tous les ions en solution :

i c i z i i i conductivité molaire équivalente de l'ion i en S.m 2 .mol -1 C i concentration de l'ion i en mol.m -3 et z i nombre de charge de l'ion i

. En toute rigueur, la conductivité molaire équivalente d'un ion varie avec la concentration de cet ion. Mais on néglige cette variation pour les solutions diluées. c) Application à la réaction de saponification La conductivité !

de la solution vaut : Na Na HO HO CH 3 COO CH 3 COO

Montrer que

xt =a !t 0 0 où 0 est la conductivité à l'instant initial et ! la conductivité à ! t . La conductance G étant proportionnelle à la conductivité ! , on a donc : xt =a Gt !G 0 G !G 0

2) Manipulation Régler le conductimètre (voir encart et notice ORPHY). Mesurer

G . On di spose pour cela d'une solution d'é thanoate de so dium CH 3 !COO!Na 2!10 "2 mol.L "1 . Mesure de Gt . Préparer dans un bécher de 250 mL, 100 mL de soude à 4!10 "2 mol.L "1 . A l'instant t=0 , introduire 100 mL de la solution d'éthanoate d'éthyle à 4!10 "2 mol.L "1

et déclencher le chronomètre. Agiter doucement (sinon l'échauffement modifie la constante de vitesse) et noter la conductance toutes les minutes pendant 20 mn. 3) Résultats Faire un tableau de mesures dans Regressi avec

t G et x=aG!G 0 G !G 0

Tracer la courbe

1a!x en fonction de t

. Vérifier que la réaction est bien d'ordre deux. Déterminer graphiquement la constante de vitesse

k

. Conductimètre interfacé avec la carte d'acquisition ORPHY GTS II - Brancher directement la sonde conductimètre (0-3 mS) sur la carte ORPHY - Etalonner la sonde avec une solution de

KCl 10 !2 mol.L !1 (voir la notice pour la table de conductivité de KCl

en fonction de la température). La mesure se fait sur la voie EA2 et dans capteur choisir conductimètre. - Synchronisation : temporelle - Balayage : durée!

20 mn, nombre!

20, !t"60 s

; cocher durée approximative - Mettre la soude dans le bécher - Verser l'ester et déclencher la saisie de mesures - Après 20 mn arrêter l'acquisition et ne pas relancer (on perd les mesures qui précèdent) - Passer dans Regressi pour le traitement Note sur l'étalonnage La lecture dans les tables, à température de travail, nous donne accès à !

de la solution étalon (ici du KCl 10 !2 mol.L !1 ). La lecture de l'appareil de mesure nous donne accès à G . Ainsi comme G= k cell , on a accès à k cell . En général, k cell

est compris entre 0,8 et 1. Sur les appareils de mesure, il existe un bouton qui permet de régler la constante de cellule, ainsi si on règle

k cell =1 , on lit directement G=!quotesdbs_dbs29.pdfusesText_35