Suivi d'une cinétique chimique par spectrophotométrie
 

I. Objectifs

Savoir utiliser un spectrophotomètre pour:

• Tracer la courbe d’étalonnage A=f(C) d’un spectrophotomètre.
• Suivre la cinétique de la réaction entre les ions iodure et l’eau oxygénée en milieu acide à l’aide d’un spectrophotomètre.

II. Matériel

• Une fiole jaugée de 10mL
• Trois béchers de 100mL.
• Deux cuves U.V. pour spectrophotomètre.
• Une pissette d’eau déminéralisée.
• Une pipette graduée de 10mL et une propipette.
• Deux pipettes jaugées de 1mL.
• Une solution aqueuse acidifiée (par 2mL d’acide sulfurique) d’iodure de potassium de concentration C₁=0,25mol.L^-1.
• Une solution d’eau oxygénée de concentration C₂=4,0.10^-2mol.L^-1.
• Une solution de diiode dans l’iodure de potassium de concentration C₀=1,0.10^-3mol.L^-1.
• Un ordinateur muni d’une interface de mesures, du logiciel Régressi et d’un module photocolor (société Micrelec).

III. Étalonnage du spectrophotomètre

1. Réglages du système de mesures

• Module photocolor
  • Voie de mesure : EA4.
  • Nom de la voie: I (intensité lumineuse).
  • Étalonnage : 0 – 100 S.I.

• Abscisse: Clavier (C de 0 à 0,001mol.L^-1).

2. Manipulation

1. Fixer la longueur d’onde de la radiation utilisée par le spectrophotomètre à 470nm.
2. Placer de l’eau distillée dans la cuve du spectrophotomètre et mesurer l’intensité lumineuse transmise à travers ce solvant.
3. Préparer une solution de diiode en versant à l’aide de la pipette graduée un volume V₁=2,0mL de solution mère de diiode dans la fiole jaugée de 10mL et en complétant avec de l’eau distillée . On obtient la solution S₁.
4. Remplir la cuve du spectrophotomètre avec la solution S₁ et mesurer l’intensité lumineuse transmise.
5. Renouveler ces opérations de façon à compléter le tableau suivant:

3. Exploitation

1. Tracer le graphe A=f(C) et le modéliser de la sous la forme A=k.C.
2. Conclure.

III. Suivi de la réaction entre les ions iodure et l’eau oxygénée en milieu acide

L'équation de la réaction étudiée s'écrit:

H₂0_2(aq) + 2 I^-_(aq) + 2 H⁺_(aq) I_2(aq) + 2H₂O_(l)

1. Réglages du système de mesures

• Module photocolor
  • Voie de mesure: EA4.
  • Nom de la voie: I (intensité lumineuse). Étalonnage: 0 – 100 S.I.

• Abscisse: temps (200 points de mesure en 1500s).

2. Manipulation

1. A l’aide de la pipette jaugée, verser 1,0mL de la solution d’iodure de potassium acidifiée dans la cuve et placer celle-ci dans le spectrophotomètre (longueur d’onde 470nm).
2. A l’aide d’une autre pipette jaugée, ajouter rapidement 1,0mL de la solution d’eau oxygénée. Fermer le couvercle du spectrophotomètre, attendre environ 2 secondes et lancer l’acquisition.
3. Lorsque l’acquisition est terminée, transférer les mesures dans le logiciel Régressi.

3. Exploitation

1. Calculer la variable .
2. Tracer le graphe A=f(t).
3. Calculer la variable .
4. Donner l’expression de la quantité de diiode formée n(I₂) en fonction de [I₂].
5. En déduire l’expression de l’avancement x et tracer la courbe x=f(t).
6. Déterminer la vitesse volumique initiale et la vitesse volumique au voisinage de t=10 minutes.
7. Justifier l’évolution de cette vitesse.
8. Déterminer le temps de demi réaction.

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