temps et évolution chimique

[Julien]

Bonsoir

Pour pouvoir suivre l'évolution d'un système (déterminer la durée de la réaction, le temps de demi-réaction) il faut que la réaction soit nécessairement totale ?


Merci à vous

[SoS(29)]

Bonjour Julien

Pour pouvoir suivre l'évolution d'un système (déterminer la durée de la réaction, le temps de demi-réaction) il faut que la réaction soit nécessairement totale ?

Non. Le temps de demi réaction est la durée pour que l'avancement soit égal à \(\frac { { x }_{ f } }{ 2 }\).
Dans ce rapport \({ x }_{ f }\) représente l'avancement final c-à-d l'avancement lorsque les quantités de matière n'évolue plus. Dans le cas d'une réaction totale l'avancement final est l'avancement maximal (disparition du réactif limitant) mais dans le cas d'un équilibre chimique l'avancement final n'est pas l'avancement maximal : en effet la réaction à lieu dans les deux sens ; à l'état final aucun des réactifs n'a été entièrement consommé.

[Julien]

Je ne comprends pas très bien dans un exercice où cette réaction interveint H2O2 + 2I- + 2H+ -> I2 + 2H2O
Le réactif limitant est I- avec ni(I-)=2,8 mmol.

Dans la correction il y a écrit n(t1/2)=ni(O-)/2= 1,4 mmol

Après avoir fait le tableau d'avancement ils écrivent nf(I2)=xmax=1,4 mmol

Je ne comprends pas, car moi j'aurais commencé par calculer xmax (ici 1.4 mmol) puis diviser par 2 pour trouver n(t1/2) je comprends pas pourquoi il prennent la quantité initiale de I- pour calculer la demie-réaction

[SoS(29)]

Je ne comprends pas très bien dans un exercice où cette réaction interveint H2O2 + 2I- + 2H+ -> I2 + 2H2O
Le réactif limitant est I- avec ni(I-)=2,8 mmol.

Donc l'avancement final (qui est aussi l'avancement maximal car la réaction est totale) est déterminer lorsque le réactif limitant est consommé : on peut écrire \(0={ n }_{ i }({ I }^{ - })-2{ x }_{ f }\quad ;\quad soit\quad { x }_{ f }=\frac { { n }_{ i }({ I }^{ - }) }{ 2 }\)
On trouve bien \({ x }_{ f }\quad (ou\quad { x }_{ max })\quad =\quad 1,4\quad mmol\)
De plus d'après l'équation on a bien \({ n }_{ f }({ I }_{ 2 })={ x }_{ f }\quad (ou\quad { x }_{ max })\)
Donc je suppose que vous retrouvez les éléments de correction que l'on vous donne.

Dans la correction il y a écrit n(t1/2)=ni(I-)/2= 1,4 mmol

Je ne comprends pas cet élément de correction, même si c'est "mathématiquement" exact. Sauf si l'espèce chimique dosée est \(\quad { I }^{ - }\) ce qui ne doit être le cas car comme l'espèce chimique \(\quad { I }_{ 2 }\) est la seule colorée, on suit l'évolution de la réaction en mesurant l'évolution de l'absorbance.
Lorsque \(x=\frac { { x }_{ f } }{ 2 } =0,7\quad mmol\) la quantité de matière \({ n }_{ f }({ I }_{ 2 })={ x }_{ f }\quad (ou\quad { x }_{ max })\)
Soit à \({ t }_{ 1/2 }\quad on\quad a\quad n({ I }_{ 2 })={ x }_{ f }=0,7\quad mmol\)

Je ne comprends pas, car moi j'aurais commencé par calculer xmax (ici 1.4 mmol) puis diviser par 2 pour trouver n(t1/2) je comprends pas pourquoi il prennent la quantité initiale de I- pour calculer la demie-réaction

Dans cet exercice votre méthode est correcte, mais cette méthode n'est pas générale : elle n'est valable que lorsque la réaction est totale et si le coefficient stœchiométrique de l'espèce chimique dosée est 1.

[Julien]

Désolé mais je ne comprends plus rien.
Pour calculer x(t1/2) faut-il prendre xmax ou la quantité de matière initiale du réactif limitant ? Car dans cet exercice, ils prennent la quantité initiale du réactif limitant et non xmax.

Pouvez-vous m'expliquez svp

[SoS(29)]

Désolé mais je ne comprends plus rien.

Vous auriez posté l'énoncé des le début de l'échange su était mieux.
La seule définition qui soit correcte pour \({ t }_{ 1/2 }\) est durée pour que l'avancement soit égal à \(\frac { { x }_{ f } }{ 2 }\).
Je préfère utiliser x final plutôt que x maximal car la définition est plus générale : x maximal ne peut être associé qu'à une réaction totale ; alors même si c'est le cas dans cette réaction, il me semble judicieux d'écrire la définition dans sa fore générale.
Donc d'après la photo, on vous donne l'évolution des quantités de matière des réactifs.
Donc on doit utiliser la définition sur les quantité de matière des réactifs.

Pour calculer x(t1/2) faut-il prendre xmax ou la quantité de matière initiale du réactif limitant ? Car dans cet exercice, ils prennent la quantité initiale du réactif limitant et non xmax.

Je vais vous expliquer cet élément de réponse.
On a toujours \(\frac { { x }_{ f } }{ 2 } =0,7\quad mmol\)
Donc pour cet avancement \(n({ I }^{ - })={ n }_{ i }({ I }^{ - })-2\frac { { x }_{ f } }{ 2 }\) et comme on a vu que \({ x }_{ f }=\frac { { n }_{ i }({ I }^{ - }) }{ 2 }\) on arrive à : \(n({ I }^{ - })={ n }_{ i }({ I }^{ - })-2\frac { \frac { { n }_{ i }({ I }^{ - }) }{ 2 } }{ 2 } =\frac { { n }_{ i }({ I }^{ - }) }{ 2 }\)
La généralisation que l'on peut en faire : la durée de demi réaction est atteinte lorsque la quantité de matière du réactif limitant est diminué de moitié n'est vrai que si la réaction est totale (il existe un réactif limitant).

[Julien]

Donc si j'ai bien compris la formule c'est kxf/2 et k étant le coefficient stœchiométrique du réactif limitant ?

C'est pour cette raison qu'on obtient x(1/2)=1.4 mmol et non x(1/2)=0.7 mmol car comme il y a un 2 devant I- on fait 2(xf)/2=xf avec xf=1.4 mmol ?

C'est ça ?

Merci encore pour votre aide

[SoS(29)]

Euh !
D'où viens cette affirmation
\(Donc si j'ai bien compris la formule c'est kxf/2 et k étant le coefficient stœchiométrique du réactif limitant ?\)
Non ! Cette "formule" n'est en aucun une relation que vous devez retenir.
Vous devez vous contentez de la définition de la durée de demi réaction. Cas général.
Et dans le cas d'une réaction totale la durée de demi réaction est atteinte lorsque la quantité de matière du réactif limitant est diminué de moitié.
Evidemment si l'on étudie l'évolution de la quantité de matière d'un produit on ne peut utiliser cette dernière constatation.

[Julien]

J'ai vraiment du mal à comprendre

Mais dans ce cas pourquoi on ecrit xf/2 non (quantité initial du réactif limitant)/2 ?
Car si on applique la formule xf/2 à cet exercice on ne tombe pas sur la bonne valeur. Pour avoir la bonne valeur il faut faire (quantité initial du réactif limitant)/2

[SoS(29)]

Mais dans ce cas pourquoi on ecrit xf/2 non (quantité initial du réactif limitant)/2 ?
Car si on applique la formule xf/2 à cet exercice on ne tombe pas sur la bonne valeur.

Faux. Et dans les posts précédents, que vous avez du lire avec attention j'espère. Je montre que justement à partir de la définition on arrive à l'élément de réponse du bouquin qui correspond au cas d'une réaction totale lorsque l'on connait l'évolution de la quantité de matière du réactif limitant

[Julien]

A vrai dire je n'ai pas très bien compris votre démonstration :(

[SoS(29)]

On part de la définition de la durée de demi réaction.
Selon que l'on nous donne l'évolution temporelle de la quantité de matière d'un réactif ou d'un produit on détermine (à l'aide du tableau d'avancement) la quantité de matière finale du réactif ou du produit selon le cas.
On en déduit \(\frac { { x }_{ f } }{ 2 }\) et ensuite la quantité de matière du réactif ou du produit selon le cas (toujours avec le tableau d'avancement) lorsque \(x=\frac { { x }_{ f } }{ 2 }\).
Quantité de matière que l'on peut noter \({ n }_{ \frac { 1 }{ 2 } }\)
Sur le graphe présentant l'évolution temporelle de la quantité de matière du réactif ou du produit on cherche l'abscisse du point d'ordonnée \({ n }_{ \frac { 1 }{ 2 } }\) cette abscisse est la durée de demi réaction \({ t }_{ \frac { 1 }{ 2 } }\).
Voila pour les étapes de calcul. Relisez à la lumière de ces étapes les posts précédents.

[Julien]

J'ai beau relire, je ne comprends vraiment pas :/


Pourquoi lorsqu'on fait xf/2 on n'obtient pas tout simplement la réponse.
Je ne comprends pas le raisonnement de l'exercice.
Je ne comprends pas non plus le lien entre xf et la quantité de matière initial du réactif limitant.

[SoS(29)]

Pourquoi lorsqu'on fait xf/2 on n'obtient pas tout simplement la réponse.

Mais on utilise cette définition.

Je ne comprends pas le raisonnement de l'exercice.

C'est la démarche que vous devez reprendre.
Je vous assure que si vous reprenez l'ensemble des posts précédents, vous comprendrez le raisonnement de la démarche développer dans les réponses.

Je ne comprends pas non plus le lien entre xf et la quantité de matière initial du réactif limitant.

Mais le lien c'est le tableau d'avancement.

[Julien]

ça fait plus de 20 min que j'y suis et j'y comprends toujours rien.

A-t-on multiplié xf/2 par 2 (donc 0.7*2) car il y a le chiffre stœchiométrique 2 devant I- ?