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étude cinétique saponification
Bonsoir,
J'ai un tp à préparer pour la semaine prochaine et j'ai quelques questions. Voici l'énoncé :
On se propose dans ce TP d'étudier par conductimétrie la cinétique de saponification de l'acétate d'éthyle par la soude à température ambiante :
C4H8O2 + HO-=C2H3O2-+C2H6O
Dans la première partie du tp on a montré que : avec Co la conentration initiale de la soude.
4. Sachant que l'on dispose des produits et du matériel donné ci-après, écrire puis mettre en oeuvre un protocole expérimental afin de déterminer l'odre global de la réaction, l'ordre partiel par rapport à chacun des réactifs et la constante de vitesse.
Du fait de la difficulté de faire un mélange instantané à t=0 et de l'évolution rapide de la conductivité au début de la réaction, 
o ne peut être déterminé à partir du mélange réactionnel pris à t=0. On réalisera donc une solution équivalente dont la conductivité n'évolue pas afin de déterminer précisément o. (A)
Sachant qu'il est difficile de savoir quand la réaction est totalement finie, 
est difficilement accessible à partir du mélange réactionnel. On pourra également utiliser une solution équivalente dont la conductivité n'évolue pas afin de déterminer . (B)
Produits à disposition :
- solution de soude à 0,100 mol/L
- solution d'acétate d'éthyle à 0,100mol/L
-solution d'acétate de sodium à 5,0.10-2mol/L
-acétate d'éthyl pur (sous forme liquide)
-acétate de sodium pur (sous forme solide)
Données :
masses molaires (g/mol) : Na : 23 ; C :12 ; O : 16 ; H : 1
densité de l'acétate d'éthyl pur : d=0,90
Voici ce que j'ai fait :
On a v = k [C4H8O2]p[HO-]q
Pour déterminer (A) (o) je me suis dit qu'on pouvait mettre de la soude dans un bécher de concentration Co et mesurer la conductivité et pour déterminer (B) on pourrait mettre de l'acétate de sodium dans un autre bécher à la concentration Co et mesure aussi la conductivité.
D'après la relation obtenue dans la première partie, on connaît [HO-].
--> Pour déterminer l'ordre global et k, je me suis dit qu'on pourrait travailler avec [C4H8O2]=[HO-] d'où v=k[HO-]p+q. Ensuite on trace [HO-]=f(t). Puis on détermine v à différents instants par exemple avec regressi en prenant la dérivée en différents points de la courbe obtenue. Puis on trace ln(v)=ln(k)+(p+q)ln([HO-]) ce qui permet d'obtenir k et p+q.
--> Pour déterminer l'ordre partiel, je me suis dit qu'on pouvait utiliser la dégénerescence de l'ordre et prendre un excès de [HO-] tel qu'on ait v = kapp avec kapp[C4H8O2]p=k[HO-]q
Ensuite on fait l'hypothèse que p=1 et on trace ln([C4H8O2])=ln([C4H8O2]ini)-kappt et on voit si on obtient une droite. Si on a une droite, l'hypothèse de l'ordre est validé. Du coup on refait la même opération avec une autre concentration en [HO-]. On obtient donc deux kapp différents et on a finalement
Est-ce que mes idées sont bonnes s'il-vous-plaît ou est-ce que il n'y a pas un protocole plus judicieux ?
Merci d'avance !
Bonjour
Ce que tu as fait me semble correct. Une remarque tout de même pour gagner du temps en fin de TP.
Puisque tu commences par déterminer l'ordre global (p+q) lors d'une première expérience, il suffit d'une deuxième expérience utilisant la méthode de dégénérescence de l'ordre pour obtenir un des deux ordres partiels. On obtient le deuxième ordre partiel par différence : inutile de faire une troisième expérience.
Attention : l'ester étant très peu soluble dans l'eau, il faut choisir comme solvant un mélange éthanol -eau et c'est ce solvant qui doit être utilisé pour toutes les expériences mais a priori, tu n'as pas à t'occuper de cela puisque les solutions sont déjà préparées.
D'accord merci. Du coup pour les volumes de solution je pensais que dans les expériences on pouvait utiliser 50,0mL de chaque espèce parce-que du coup il faut que la cellule conductimétrique trempe dans la solution sans qu'on rajoute de l'eau car ça fausserait tout, non ? Ensuite pour la 2e expérience je me suis dit que pour la dilution on pouvait mettre 1mL de C4H8O2 dans une fiole jaugée de 100,0mL afin d'avoir une concentration en C4H8O2 égale à 10-3mol/L.
Ce qui me paraît bizarre dans mon protocole c'est que je n'utilise pas l'acétate d'éthyle pur ni l'acétate de sodium pur et je n'ai pas utilisé non plus les données.......
Pour obtenir l'ordre global, tu peux utiliser 50mL de chaque solution préparée, ce qui te fais travailler à Co=5.10-2mol/L. J'imagine que ton conductimètre est relié à un système d'acquisition automatique car, à de telles concentrations, la réaction est assez rapide. Les valeurs de o et sont assez délicates à déterminer dans la mesure où les solutions préparées ne sont pas rigoureusement équivalentes : la présence de l'ester modifient les conductivités molaires équivalentes des ions ; il ne suffit pas que les concentrations en ions soient identiques pour avoir la même conductivité, il faut aussi que le solvant soit le même et cela est impossible à obtenir pour o. C'est pour cette raison que de nombreux protocoles ne déterminent pas o comme tu l'as indiqué. Ils procèdent par extrapolation. Il suffit d'entrée dans un tableur les quatre ou cinq premier points de mesure puis de demander au logiciel de fournir une modélisation polynomiale. De l'équation =f(t) obtenue, on déduit o en prenant la valeur à t=0.
Pour la dégénérescence de l'ordre, la méthode que tu prévois conduit à diviser par cent la vitesse. La réaction est alors très lente, trop peut-être compte tenu de la durée du TP. On peut aussi envisager de diviser par 10 seulement la concentration initiale en soude et de multiplier par dix celle en ester. Cela permettrait de conserver un rapport de cent entre les concentrations initiales tout en ayant une réaction plus rapide et en utilisant les autres produits fournis.
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