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Etude de substitution-vitesse d'une réaction chimique
Bonjour, je dois faire cet exercice dans un DM et malheureusement j'y comprend un peu pas grand chose 
Voici l'énoncé:
En solution dans un mélange d'acétone et d'eau, le 2-bromo-2-méthylpropane (CH3)3CBr (noté Rbr par la suite) réagit avec une molécule d'eau pour donner le 2-méthylpropan-2-ol selon une réaction de substitution, d'équation :
(CH3)3CBr + H2O = (CH3)3COH + H+ +Br-
Une étude du système fournit [RBr](t), en mmol.L-1 lors d'une expérience effectuée à 20°C:
| t(h) | 0 | 3.15 | 4.10 | 6.20 | 8.20 | 10.0 | 13.5 | 18.3 | 26.0 | 30.8 | 37.3 | 43.8 |
| (RBr)(mmol.L-1) | 104 | 90 | 86 | 77 | 70 | 64 | 53 | 39 | 27 | 21 | 14 | 10 |
1. Indiquer deux méthode permettant de suivre l'évolution de ce système.
J'ai répondu par spectrophotométrie et par dosage
2. Tracer la courbe donnant la concentration en bromolcane en fonction du temps.
J'ai tracé la courbe grâce au tableau de l'exercice
3.Déterminer le temps de demi-réaction t1/2. Exprimer la vitesse volumique de la réaction en fonction de(d[RBr])/dt et la déterminer à l'instant initial, puis pour t1/2. Quels sont les facteurs cinétiques ainsi mis en évidence ?
On m'a dit qu'il me fallait faire le tableau d'avancement et en calculant les quantité de matière je pouvais ainsi calculer le temps de demi-réaction sauf que je ne sais pas comment les calculer et je ne sais pas faire le reste non plus :/
4. On répète l'expérience à 50°C et on obtient les résultats suivant :v(0)=77mmol.L-1; t1/2=56 min.
Comparer les vitesse initiales dans les deux expériences. Quels est le facteur cinétique ainsi mis en évidence ?
D'après ce qu'ils en disent la vitesse initiale à 20°C sera soit supérieur soit inférieur à celle de 50°C et le facteur cinétique sera la température.
Ai-je bon sur ce que j'ai répondu ? Sinon il faudrait m'expliquer un peu plus
Merci de votre aide
Quelques indications
spectrophotométrie oui
pour le dosage ,je ne sais pas comment procéder
Le volume réactionnel étant constant ,on peut raisonner sur la concentration Il n'est pas utile de calculer les qtés de matière
Puisqu'on donne les concentrations d'un réactif qui disparait,la vitesse volumique de la réaction est v= - d[RbR]/dt
d[RbR]/dt à un instant t est le coefficient directeur de la tangente à la courbe au point d'abscisse t.
pour t=0 on trace la tangente à l'origine .
par définition,le temps de 1/2 réaction est la durée nécessaire pour consommer la moitié du réactif limitant initialement présent.
il faut donc une information qui permette d'affirmer que RbR est limitant .
dans ce cas ,on trouve graphiquement à quelle date t,[RbR]=104/2 mmol/L
je ne vois pas l'intéret du tableau d'avancement ,sauf si la vitesse volumique de réaction est définie à partir de l'avancement.(cela dépend de ton cours) Personnellemnt,j'ai utilisé une définition avec les concentrations puisque le tableau de données comporte la concentration en RBr.
C'est l'énoncé qui peut indiquer si H2O est en excès.
Si d'autres peuvent t'aider ,qu'ils n'hésitent pas.
Dans mon cours j'ai la formule : V(t)=(1/V)(dx/dt)t avec V en mol.L-1.s-1 ; V en L ; dx en mol et dt en s .
Je dois l'utiliser mais comment ?
est-ce qu'on te donne le volume?
Si non: il faut utiliser v=-dC/dt
si oui
n peut calculer l'avancement (mais c'est vraiment perdre son temps)
en effet
n(RBr)= [RbR]*V
tu crées une nouvelle ligne avec n(RbR) dans ton tableau de données pour chaque valeur de C.
d'autre part,
un tableau d'avancement indiquera que n(RBr)=no-x
no étant la qté de matière initiale de RbR
d'où x=no-n
tu crées une ligne avec x
tu construis le graphique x=f(t)
graphiquement tu détermines la pente de la tangente à l'origine:c'est la valeur de dx/dt pour t=0
tu calcules v=1/V *dx/dt (v= vitesse ,V=volume)
mais c'est vraiment (à mon avis) des complications inutiles
en effet:
si v=(1/V)*(dx/dt) alors
v=(1/V)*{d(no-n)/dt}
v= (1/V)*{-d(n)/dt} car d(no)/dt=0 no étant une constante
v=(1/V)*{-d(C*V)/dt}
soit
v=-dC/dt
en résumé
si on a un tableau avec l'évolution de la concentration d'un réactif,on peut calculer la vitesse volumique de réaction à partir du graphique C=f(t)
au lieu de se casser la tête à calculer l'avancement x
dans ce cas ,
v=1/V*(dx/dt)=-dC/dt
tout dépend de ce que tu as appris et ce que ton prof attend comme méthode.
A toi de choisir
je te recommande d'essayer les deux méthodes(pour voir).Comme les valeurs de dx/dt ou -dC /dt résultent d'un tracé de tangente,les valeurs de 1/V*(dx/dt)peut différer légèrement de -dC/dt.
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