CORRECTION SAPONIFICATION
sous forme de précipité, donc de solide Q5 Pour quelle raison abaisse-t-on la température lors du relargage du savon ? En abaissant la température, on diminue encore la solubilité du savon Q6 Écrire l’équation de la réaction de saponification en considérant que l’huile utilisée est un triester de l'acide oléique de formule
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TP 14 Étudecinétiqued’unesaponificationparsuiviconductimétrique
Les éléments de présentation de la conductimétrie sont disponibles dans le TP 08 On rappelle que la conductance mesurée G ( t ) est proportionnelle à la conducti- vité σ ( t ) Onnote G (∞) laconductanceauxtempslong,correspondantàlavaleur
TP de Cinétique Chimique L2 Chimie
N’ou liez pas de laver votre verrerie et ranger votre paillasse avant de quitter la salle TP 1 : ETUDE DE LA CINETIQUE DE LA REACTION DE SAPONIFICATION DE L’ACETATE D’ETHYLE PAR CONDUCTIMETRIE (5h) La saponifiation d’un ester est une réation qui se déroule en 3 étapes : 1 : Addition de OH-sur l’ester
Chapitre 4 Cinétique chimique (TP/cours)
4 2 TP DE CINÉTIQUE CHIMIQUE - CALCULS D’INTERPRÉTATION 47 3 Oneffectuelamesuresuruntempscourt,pendantlequellesvariationsdesconcen-trations de réactifs de la
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-1-
Révisions 1BCPST
Partie VIII - Cinétique
TP6 ʹ Cinétique d'une saponification
Réalisation préalable d'un bilan de matièreLe protocole met en jeu une solution d'ester (l'acétate d'éthyle) et une solution d'hydroxyde de sodium. D'après le cours,
l'hydrolyse basique d'un ester est modélisée par la réaction dont l'équation s'écrit :
L'outil du bilan de matière est le tableau d'avancement, ici dressé en concentration (mol.L-1) :
Introduit ܥ ܥ Ͳ Ͳ ܥ
En cours ܥȂݔ ܥȂݔ ݔ ݔ ܥ Mélange 50 mL d'une solution aqueuse à la concentration " 2C0 » en ester avec 50 mL d'une solution aqueuse à la concentration " 2C0 » en hydroxyde de sodium revient à opérer une dilution par 2. La concentration initiale dans le mélange pour l'ester comme pour l'hydroxyde de sodium est C0. En particulier, on remarque qu'à un instant t quelconque, Rappel sur la détermination d'ordres cinétiques par la méthode intégraleLa méthode la plus utilisée pour déterminer l'ordre d'une réaction est la méthode intégrale.
1. Formuler une hypothèse sur la valeur de cet ordre,
2. Intégrer la loi de vitesse dans cette hypothèse pour obtenir une loi modèle d'évolution de la concentration en réactif,
3. Mesurer au cours du temps la valeur de cette concentration par une méthode physique (fréquent) ou chimique (rare
car fastidieux),4. Confronter, au moyen d'une construction graphique, les prévisions du modèle et les mesures réalisées pour valider ou
infirmer l'hypothèse sur l'ordre de la réaction.5. Si l'hypothèse d'ordre s'avère non valide, il convient soit de questionner le protocole d'acquisition et la précision des
mesures effectuées, soit de formuler une nouvelle hypothèse sur l'ordre recherché.Choix de conditions opératoires
La loi cinétique proposée pour l'hydrolyse basique des esters est de la forme :Premier point d'attention : la dépendance de la " constante » de vitesse avec la température oblige à opérer à température fixée
afin de traiter k(T) comme une constante, et ainsi diminuer le nombre de variables à prendre en compte.
-2-En pratique, le réacteur est immergé dans un grand volume d'eau afin de limiter les variations de sa température : plus
le volume d'eau est important, plus le transfert thermique entraînant une variation de sa température devra être
Second point d'attention : lorsque la loi de vitesse imaginée s'écrit au moyen de plusieurs concentrations, il convient de réaliser
un mélange des réactifs qui permette de simplifier l'écriture de la loi de vitesse. Deux méthodes expérimentales sont possibles :
Dégénérescence de l'ordre : consiste à introduire en grand excès l'un des réactifs afin de considérer sa concentration
comme constante au cours de la transformation. En pratique, sa concentration dans le mélange doit être au minimum
10 fois supérieure à celle des autres réactifs intervenant dans la loi de vitesse),
Dans l'activité proposée, l'ester et l'ion hydroxyde sont introduits en même concentration afin de travailler dans les
déterminer l'ordre global de la réaction.Élaboration du modèle cinétique
Dans l'activité proposée, il est proposé d'envisager un ordre global égal à 2 : Expression issue de la définition de la vitesse Loi modèle postuléeIntégration
La validation de la loi cinétique passe par une construction graphique. Si l'évolution temporelle de l'hydrolyse basique de l'ester
peut être modélisée par une réaction d'ordre global 2, alors le tracé de ଵCoefficient directeur positif dont la valeur est celle de la constante de vitesse k à la température de l'expérience,
Ordonnée à l'origine positive ଵ
Choix d'une méthode de suivi
stopper l'évolution du système par trempe, puis à déterminer la concentration par titrage. La méthode s'avère lourde si l'on
souhaite obtenir au moins une dizaine de valeurs de concentrations.Il est préférable d'opter pour une méthode physique consistant en la détermination d'une grandeur physique (absorbance,
conductivité, pH, pression, etc.) dont la valeur renseigne, directement ou indirectement, sur la concentration recherchée.
-3-Sur le plan de la composition ionique du système, l'hydrolyse basique de l'ester revient à consommer un ion hydroxyde HO- et à
créer un ion acétate. La conductivité de la solution varie donc à mesure que la transformation avance. La conductimétrie s'avère
ici une méthode intéressante. Dans le cas d'un suivi de l'évolution du système chimique par une méthode physique, il convient d'exprimer la grandeur physique en fonction de l'avancement de la réaction au moyen des lois modèles disponibles :Kollrausch pour la conductivité,
Beer-Lambert pour l'absorbance,
Relation d'état des gaz parfaits pour la pression totale.Les valeurs des conductivités ioniques ߣ
réalisation de l'expérience, il faut trouver un moyen de les déterminer. A cet effet, il est utile d'exprimer la grandeur physique aux limites temporelles de l'évolution du système (instant initial et au bout d'un temps infini en faisant l'hypothèse d'une transformation totale). Ce conseil s'applique aux suivis par spectrophotométrie et par mesure de pression.Au bout d'un temps infini
(en faisant l'hypothèse d'une transformation totale)C(t) = Cь = 0
condition de disposer de valeurs pour les conductivités aux limites, ߪ et ߪ -4-Mesure des conductivités aux limites
Conductivité initiale :
Le tableau d'avancement permet de retrouver la composition de l'instant initial. Les seuls ions présents y sont les ions sodium et hydroxyde, tous deux à la concentration " mère » d'hydroxyde de sodium de concentration 2C0 et de mesurer sa conductivité. Il est également possible de mesurer la conductivité de la solution mère et de la diviser par 2 puisque celle-ci est proportionnelle aux concentrations. Conductivité au bout d'un temps infini dans l'hypothèse d'une transformation totale :Cette détermination est facile, mais l'hypothèse de transformation totale peut être non vérifiée. L'hydrolyse basique des
esters est réputée lente mais quasi-totale. En laissant le mélange des réactifs évoluer pendant plusieurs jours, on peut
espérer obtenir une valeur approchée de ߪ Validation du modèle à partir des mesures réaliséesLes points du tracé de ଵ
Regressi fournit les résultats suivants pour la régression linéaire :Validation :
Les résidus ne font pas apparaître une répartition aléatoire des points expérimentaux de part et d'autre de la droite de
régression : ils sont d'abord touts en-dessous, puis tous au-dessus, puis tous en-dessous : il est donc raisonnable de ne
pas conclure à une adaptation parfaite du modèle pour rendre compte des résultats expérimentaux.
-5- Pourquoi le coefficient de corrélation n'est-il pas un argument robuste pour la validation d'un modèle affine ? Le coefficient de corrélation est un indicateur de l'éloignement des points expérimentaux à la droite de régression obtenue par la méthode des moindres carrés. A ce titre, le coefficient ne permet pas de dire que des points expérimentaux peuventêtre considérés comme alignés.
En effet, deux répartitions très différentes peuvent conduire à des coefficients de corrélation identiques : Il est donc important, avant de réaliser une régression linéaire sur la calculatrice, de s'assurer visuellement du caractère raisonnablement affine de la distribution.Regressi fournit un critère de validation plus robuste : les résidus, c'est-à-dire les écarts
en ordonnée entre un point expérimental et la droite de régression. En complément d'une pré-validation visuelle, si le signe des résidus est aléatoire, alors le modèle affine peut être validé, s'il existe des tendances dans les signes des résidus, alors le modèle ne peutêtre raisonnablement accepté.
En admettant que le modèle d'une cinétique d'ordre 2 soit accepté, alors le coefficient directeur de la droite est