Cinétique de réaction par spectrophotométrie

[Aude, Term S]

J'ai besoin d'un peu d'aide pour mon devoir maison.

Voici le sujet : (je ne peux scanner, je ne peux donc pas mettre les *graphiques*)
On étudie l'oxydation du gaïacol GH par l'eau oxygénée en milieu aqueux. On obtient le produit P selon la réaction d'équation:
2GH + 2H2O2 = P + H20
On suit par spectroscopie U.V l'évolution du système, dont on considère le volume V comme constant.
Pour cela on mesure l'absorbance A en fonction de la longueur d'onde "alpha".
On enregistre le spectre I du mélange initial, puis le spectre F du mélange final
*2graphiques*

En se plaçant à une longueur d'onde adéquate, un étalonnage préalable a donné : A= 2500[P] (avec [P] en mol/L)
A cette même longueur d'onde, on suit l'apparition du produit P en mesurant l'absorbance A en fonction du temps.
En partant de concentrations égales en GH et H2O2, on obtient la courbe ci contre:
*C'est une droite [P], et non pas une courbe. A en fonction de t(s)*
On notera n0 ( à t=0 s) la quantité de matière initiale H202

2) Il faut réaliser le tableau d'avancement en fonction de x(t). Bon jusque là j'y arrive.
3) Donner l'expression de la vitesse volumique de réaction en fonction de [P]. En déduire l'expression de cette vitesse en fonction de dA/dt (On rappelle que A et [P] sont des fonctions du temps).
4)Comment peut-on déterminer graphiquement la vitesse volumique à un instant t1, en utilisant le graphe de A en fonction de t?
5)Calculer la vitesse de réaction pour t1= 0 s ; t2= 150s ; t3=250s . Quelle particularité présente la vitesse de cette réaction?
6)Soit C0 la concentration initiale en eau oxygénée dans le mélange. Exprimer, en fonction de CO et t, les concentrations [GH], [H2O2] et [P]. (à expliquer)
7) Indiquer deux méthodes pour augmenter la vitesse de réaction.

Mon travail préalable:
3) Je sais que V(t)= 1/V x dx(t)/dt ? Mais puisque c'est l'absorbance et non une concentration, je ne comprend pas vraiment. Faut-t'il faire x2500 (puisque A= 2500[P] ) ?

4) et 5) Je ne comprend pas vraiment puisqu'on ne peut pas tracer de tangente (c'est déjà une droite) et donc pas de "delta" y / "delta" x . Donc vu que c'est une droite j'ai pris simplement les coordonnés des points aux temps demandés, et j'ai fait y/x.
Cela me donne V(t0)= 0 (forcément puisque l'origine de la droite est à 0) . V(t1) environ égale à 1.66x10^-3 et V(t2)= 1.64x10^-3 mais c'est en quel unité? mol/L/s ?
En ce qui concerne la particularité de la vitesse de réaction je ne vois pas vraiment, elle augmente puis reste à peu près constante??

6) [GH] = CO(t) ? [H2O2]= CO(t) ? [P]=1/2 CO(t) ? Je fais ceci en fonction de l'équation, la concentration de réactifs est égales donc [GH]=[H202] ?

7) Pour augmenter la vitesse de réaction, il faut augmenter la température ou la concentration (des réactifs initiaux)?

Merci de votre aide.

[SoS(9)]

Votre définition de la vitesse est correcte. Cette définition fait apparaitre la concentration molaire de l'espèce absorbante [P]=x. Or A=2500[P]=2500x d'où on tire x et on remplace dans la définition de la vitesse, comme vous le pressentiez.

[SoS(9)]

Pour ce qui est de la question 4, si la graphe A=f(t) est une droite, peut être suffit-il alors de calculer le coefficient directeur de cette droite?

[Aude, Term S]

Votre définition de la vitesse est correcte. Cette définition fait apparaitre la concentration molaire de l'espèce absorbante [P]=x. Or A=2500[P]=2500x d'où on tire x et on remplace dans la définition de la vitesse, comme vous le pressentiez.

Donc dans la formule V(t)= 1/V x dx(t)/d(t) le x = [P] ?
Ce qui ferait que l'expression de la vitesse volumique de réaction en fonction de A serait : V(t)= 1/V x d2500(t)/d(t) ?
Je ne comprend pas tout à fait.

Quelle est la différence entre vitesse VOLUMIQUE de réaction et vitesse de réaction (différence entre question 4 et 5) ?
En quoi le coefficient directeur de la droite du graphique de A en fonction du temps, me donne la vitesse volumique à un instant donné?
Pour calculer la vitesse de réaction à des instants donnés ( question 5) je ne peux donc pas faire y/x ?

Pour la question 6 mon raisonnement est-il valable?

[SoS(9)]

Dans votre définition de la vitesse: v=1/Vdx/dt, comme vous travaillez à volume constant, vous pouvez placer le coefficient 1/V dan la dérivée: v=d(x/V)/dt. Que représenta alors x/V?

[Aude, Term S]

Alors x/V = [P] ?
Donc v=d[P]/ dt ? et puisque [P]=A/2500 alors v= d(A/2500)/dt ?

[SoS(9)]

Voilà, vous avez trouvé. Maintenant que vaut d(A/2500)/dt?

[Aude, Term S]

c'est la vitesse de réaction? et non plus la vitesse VOLUMIQUE de réaction?
Mais je ne comprend toujours pas le coefficient directeur.

[SoS(9)]

Si vous avez un efonction affine du type y=ax+b, a est le coefficient directeur de la droite. Que vaut dy/dt?

[Aude, Term S]

J'ai une fonction du type y=ax (puisqu'elle passe par l'origine) . dy/dt=a le coefficient directeur?

[SoS(9)]

Que la fonction soit affine ou linéaire, le résultat est le même: dy/dt=a

[Aude, Term S]

Donc pour calculer la vitesse de réaction à un instant précis t1 t2 ou t3, il faut que je calcule le coefficient directeur de la droite à cette instant? Mais il est forcément toujours pareil puisque c'est une droite. .

[SoS(9)]

Oui, c'est vrai

[Aude, Term S]

Une réaction à vitesse constante c'est possible?
Pourtant à t=0s la vitesse est forcément de 0! La réaction n'a pas commencée à 0s ?

[SoS(9)]

Il faut bien que la réaction commence à une date! C'est la date à laquelle on met les réactifs en présence, soit t=0. D'autre part, dans l'énoncé il vous est demandé la particularité de cette vitesse, vous avez trouvé vous même, elle est constante