Chimie
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Détermination de l'énergie d'activation de réaction du persulfate d'ammonium sur l'iodure de potassium

Principe

L'ion persulfate est un oxydant puissant car il a une grande tendance à acquérir des électrons pour passer à l'état d'ion sulfate selon

Il peut en particulier oxyder l'ion iodure en diode : d'où l'équation globale :

L'ordre de la réaction ayant été préalablement déterminé (voir la page précédente "Détermination de l'ordre de la réaction"), l'énergie d'activation de la réaction se déduit des relations :

soit

et

avec   constante de vitesse

        facteur de fréquence

         température absolue

         énergie d'activation de la réaction

Appareillage et manipulation

On procède de manière analogue que précédemment mis à part les conditions initiales de température qui diffèrent puisque l'on va effectuer la manipulation à trois températures différentes.

  • Appareillage

Bain thermostaté, thermomètre, chronomètre digital, erlen, anneaux lourds, éprouvette graduée, burette graduée, pipette graduée, propipette.

Solutions :

(thiosulfate de sodium) à diluer pour obtenir

(iodure de potassium)

(persulfate d'ammonium)

(nitrate de potassium)

(sulfate d'ammonium)

Empois d'amidon ou thiodène.

Préparer dans un erlen A de 150 cm3 le mélange suivant

  • 20 cm3 de à

  • 10 cm3 de à (ne pas oublier de diluer la solution donnée qui contient à l'aide d'une pipette de 25 cm3 et d'une fiole jaugée de 250 cm3)

et

  • 5 gouttes d'empois d'amidon ou de thiodène

Pour chacune des expériences, introduire dans un erlen B, 20 cm3 de à .

Placer les erlens A et B dans le bain thermostaté, après avoir réglé le thermostat à une température de 4° au-dessus de la température ambiante de la salle.

Laisser les 2 erlens quelques minutes dans le bain pour que leur contenu atteigne la température d'équilibre du bain.

Plonger ensuite le thermomètre dans l'erlen A et noter la température °C.

Verser alors rapidement le contenu de l'erlen B dans l'erlen A en déclenchant au même moment le chronomètre.

Homogéneiser le mélange obtenu en l'agitant un instant.

Laisser l'erlen A dans le bain thermostaté.

Noter le temps au bout duquel la coloration apparaît. L'iode formé donne une coloration bleu-violet en se fixant sur le thiodène ou l'empois d'amidon.

(Rincer le plus rapidement possible à la fin de la mesure l'erlen A pour éviter que l'iode formé en grande quantité se dépose sur les parois de l'erlen).

Le volume de la solution est de 50 cm3, calculer la concentration initiale (mol.L-1) des ions iodures (b) et celle des ions persulfate (a).

Calculer la quantité en mole par litre de persulfate réduit au temps .

Tous les calculs de concentration doivent être faits avant la séance.

  • Manipulations

Mettre les erlens A et B dans le bain thermostaté. Laisser les 2 erlens quelques minutes dans le bain pour que leur contenu atteigne la température d'équilibre du bain. Plonger ensuite le thermomètre dans l'erlen A et noter la température °C. Verser alors rapidement le contenu de l'erlen B dans l'erlen A en déclenchant au même moment le chronomètre. Homogéneiser le mélange obtenu en l'agitant un instant. Laisser l'erlen A dans le bain thermostaté. Noter le temps au bout duquel la coloration apparaît.

Effectuer les trois expériences suivantes :

  • mettre les 2 erlens A et B (en même temps) dans la glace fondante pendant une dizaine de minutes. Noter la température dans l'erlen A et effectuer le mélange en versant le contenu de l'erlen B dans A etc ......

  • mettre les 2 erlens A et B (en même temps) dans le bain thermostaté ; régler au préalable le thermostat à la température de ambiante de la salle (dans le cas présent 21,8°C). Laisser les 2 erlens atteindre la température d'équilibre. Plonger ensuite le thermomètre dans l'erlen A. Si la température est stable la noter exactement et verser le contenu de l'erlen B dans A etc ....

  • mettre les 2 erlens A et B (en même temps) dans le bain thermostaté ; régler au préalable le thermostat à 35 °C. Laisser les 2 erlens atteindre la température d'équilibre. Plonger ensuite le thermomètre dans l'erlen A. Si la température est stable la noter exactement et verser le contenu de l'erlen B dans A etc ....

    puis,

  • Calculer la constante de vitesse pour 3 températures étudiées. La loi de variation de la constante de vitesse avec la température établie expérimentalement est représentée par la relation :

soit

et

avec   constante de vitesse

        facteur de fréquence

         température absolue

         énergie d'activation de la réaction

  • Tracer la courbe ; c'est une droite. Calculer son coefficient directeur et en déduire la valeur de .

Simulation de la manipulation

Légende :
Apprendre
S'évaluer
S'exercer
Observer
Simuler
Réalisé avec Scenari (nouvelle fenêtre)