Docsity
Docsity

Prépare tes examens
Prépare tes examens

Étudies grâce aux nombreuses ressources disponibles sur Docsity


Obtiens des points à télécharger
Obtiens des points à télécharger

Gagnz des points en aidant d'autres étudiants ou achete-les avec un plan Premium


Guides et conseils
Guides et conseils


modélisation macroscopique de l'évolution d'un système, Dissertation de Physique

I) Evolution temporelle d'un système chimique. I-1 Transformation lente ou rapide ? Observe la réaction de précipitation du chlorure d'argent (vidéo).

Typologie: Dissertation

2021/2022

Téléchargé le 26/04/2022

Emmanuel_89
Emmanuel_89 🇫🇷

4.3

(95)

1.1K documents

1 / 6

Toggle sidebar

Cette page n'est pas visible dans l'aperçu

Ne manques pas les parties importantes!

bg1
Constitution et transformation de
la matière
Chapitre 4 : modélisation macroscopique de l’évolution
d’un système
I) Evolution temporelle d'un système
chimique
I-1 Transformation lente ou rapide ?
Observe la réaction de précipitation du chlorure
d’argent (vidéo).
1) Cette réaction est-elle lente ou rapide ?
2) Ecrire l’équation chimique sachant qu’on verse une
solution de nitrate d’argent (Ag+(aq), NO3-(aq)) dans une
solution de chlorure de sodium (Na+(aq) , Cl-(aq)).
Préciser ce qui se conserve au cours d’une réaction
chimique.
Une réaction est dite instantanée lorsque l'évolution
du système s'effectue en une durée inférieure à
celle de la persistance rétinienne
(_________________ environ)
Une réaction est dite lente si elle dure de quelques
secondes à quelques années.
La durée d'évolution des systèmes chimiques est
variable: la cinétique chimique est l'étude du
déroulement temporelle des réactions chimiques.
I-2 facteurs cinétiques: concentration des
réactifs / surface de contact
Clique sur lanimation 'vitesse de réaction entre les
ions iodure et peroxodisulfate
Comment varie la vitesse de la réaction en fonction
de la concentration du réactif I- ?
Pourquoi émietter un comprimé effervescent
lorsqu’on veut que la réaction de dissolution
s’accélère ?
L'évolution d'un système chimique est d'autant plus
rapide que les concentrations en réactifs
_________________.
Lorsqu'un des réactifs est solide, la réaction est
d'autant plus rapide que la ____________________
de contact entre les réactifs est importante (vidéo).
Pourquoi ? La probabilité de rencontre et donc de
réaction augmente lorsque :
- la concentration des réactifs
_______________
- la surface de contact entre les réactifs
_____________________
Exercice : dans le cas de la réaction entre les ions
iodure I- et les ions peroxodisulfate (S2O82-),
indique sur chacune des courbes la concentration en
ion iodure correspondante.
I-3 le facteur cinétique température
1) Cliquer sur l'animation équation d’état des gaz
parfait
Faire varier la température. Quelle est son effet sur
l’agitation des molécules ?
Plus la température est élevée plus l’agitation
moléculaire est ____________________
2) Cliquer sur l'animation suivante 'vitesse de
réaction entre les ions iodure et peroxodisulfate
Quelle est l'influence de la température sur la
vitesse de réaction? Attribuer à chaque courbe la
température associée.
pf3
pf4
pf5

Aperçu partiel du texte

Télécharge modélisation macroscopique de l'évolution d'un système et plus Dissertation au format PDF de Physique sur Docsity uniquement!

Constitution et transformation de

la matière Chapitre^4 :^ modélisation macroscopique de l’évolution

d’un système

I) Evolution temporelle d'un système

chimique

I- 1 Transformation lente ou rapide?

Observe la réaction de précipitation du chlorure d’argent (vidéo).

  1. Cette réaction est-elle lente ou rapide?
  2. Ecrire l’équation chimique sachant qu’on verse une solution de nitrate d’argent (Ag+(aq), NO 3 - (aq)) dans une solution de chlorure de sodium (Na+(aq) , Cl-(aq)). Préciser ce qui se conserve au cours d’une réaction chimique. Une réaction est dite instantanée lorsque l'évolution du système s'effectue en une durée inférieure à celle de la persistance rétinienne (_________________ environ) Une réaction est dite lente si elle dure de quelques secondes à quelques années. La durée d'évolution des systèmes chimiques est variable: la cinétique chimique est l'étude du déroulement temporelle des réactions chimiques.

I- 2 facteurs cinétiques: concentration des

réactifs / surface de contact

Clique sur l’animation 'vitesse de réaction entre les ions iodure et peroxodisulfate Comment varie la vitesse de la réaction en fonction de la concentration du réactif I-^? Pourquoi émietter un comprimé effervescent lorsqu’on veut que la réaction de dissolution s’accélère? L'évolution d'un système chimique est d'autant plus rapide que les concentrations en réactifs _________________. Lorsqu'un des réactifs est solide, la réaction est d'autant plus rapide que la ____________________ de contact entre les réactifs est importante (vidéo). Pourquoi? La probabilité de rencontre et donc de réaction augmente lorsque :

- la concentration des réactifs


  • la surface de contact entre les réactifs

Exercice : dans le cas de la réaction entre les ions iodure I-^ et les ions peroxodisulfate (S 2 O 82 - ), indique sur chacune des courbes la concentration en ion iodure correspondante.

I- 3 le facteur cinétique température

  1. Cliquer sur l'animation équation d’état des gaz parfait Faire varier la température. Quelle est son effet sur l’agitation des molécules? Plus la température est élevée plus l’agitation moléculaire est ____________________
  2. Cliquer sur l'animation suivante 'vitesse de réaction entre les ions iodure et peroxodisulfate Quelle est l'influence de la température sur la vitesse de réaction? Attribuer à chaque courbe la température associée.

Influence de la température : de façon générale l'évolution d'un système chimique est d'autant plus rapide que la température est __________________. Donner une explication en se référant à l’agitation des molécules. Exemple :

- le déclenchement de la combustion entre l'essence et le dioxygène de l'air nécessite une flamme pour augmenter fortement la température du milieu réactionnel. Cette fonction est assurée par la bougie dans un moteur thermique.

  • La trempe, refroidissement brutal d'un système chimique, stoppe la réaction chimique.
  • au cours de la cuisson les aliments réagissent entre eux pour donner de nouveaux produits: il faut chauffer le milieu réactionnel pour obtenir de délicieux ragouts.

I- 4 Le catalyseur vidéo

Clique sur la vidéo décomposition de l’eau oxygénée.

  • Quelle est l’équation de la réaction?
  • quelles sont les catalyseurs de la réaction?
  • qu’appelle-t-on catalyse homogène? Hétérogène? enzymatique?
  • le catalyseur apparait-il dans l’équation bilan? Clique sur l’animation mécanisme de catalyse enzymatique A compléter avec les mots : enzymes, hétérogène ( fois) , sites actifs, équation chimique , homogène ( fois) accélère biochimiques, enzymatique, d’hydrolyse, synthèse Un catalyseur est une espèce chimique qui ________________ une réaction chimique sans intervenir dans son ______________________. Le catalyseur modifie les étapes permettant de passer des réactifs aux produits. Presque toutes les réactions biochimiques sont catalysées. On distingue 3 types de catalyse:
    • la catalyse _____________________ : le catalyseur et les réactifs forment un mélange ______________________ (ils se trouvent sous la même forme physique (solide, liquide ou gazeuse) - la catalyse ________________________ : le catalyseur et les réactifs forment un mélange ___________________ (ils ne se trouvent pas sous la même forme physique).
    • la catalyse ______________________ les réactions _______________________, sont catalysés par des macromolécules organiques appelées ________________________. Elles possèdent un ou plusieurs _______________________ou les molécules viennent se déposer permettant ainsi la réaction chimique _____________________ ou de

    Voici 3 exemples de catalyse, quelle est la catalyse homogène ?Hétérogène ?Enzymatique? Exemple 1 : réaction entre les ions iodure et peroxodisulfate catalysée par les ions Fe3+. Les espèces chimiques sont en solution aqueuse. Exemple 2: le pot catalytique est recouvert de métaux nobles (platine, palladium). Lorsque les gaz d'échappement passent à travers le pot les métaux accélèrent l'oxydation du monoxyde de carbone CO en CO 2 , la réduction des oxydes d'azote en diazote et l'oxydation des hydrocarbures non brulés en CO 2 et H 2 O. Exemple 3 : la dégradation de l'éthanol dans l'organisme en ion éthanoate est réalisée en 2 étapes: - étape 1: l'éthanol est oxydé en éthanal par l'enzyme ADH

Exercice : déterminer graphiquement la vitesse volumique de disparition de l’eau oxygénée à l’instant t 1 = 20 min

II- 3 temps de demi-réaction t1/

Clique sur l’animation vitesse de réaction entre les ions iodure et peroxodisulfate lance la simulation et coche l’option temps de ½ réaction. A l’instant t = t1/2 , l’avancement x est noté x(t1/2)). Quelle est sa valeur par rapport à xmax? A compléter avec les mots : seconde(s), xmax, moitié, durée, xmax/2, mole (mol). Soit tf la durée d'une réaction chimique nécessaire à la consommation totale du réactif limitant. A t = tf , l'avancement x(tf) = ______________ Le temps de demi-réaction , noté t1/2, est la ____________ au bout de laquelle l'avancement est égal à la ____________________ de l'avancement maximal: x(t1/2)= unité : x(t1/2)en __________________; t1/2 en


Remarque : t1/2 nous renseigne sur la durée d’une réaction. En effet, au bout de quelques t1/2, la réaction est terminée. Clique sur la vidéo comment déterminer graphiquement un temps de demi-réaction. Pour déterminer graphiquement le temps de demi- réaction,

  • tracer la courbe x(t)
  • déterminer graphiquement le point M d'ordonnée x(t1/2) = xmax/2. Son abscisse est t = t1/ Exercice : Déterminer pour chacune des courbes le temps de demi-réaction.

II- 4 méthode de suivi de réaction vidéo

L'avancement x(t) d'une réaction chimique peut être déterminée grâce à des mesures physiques prises au cours du temps. 1) Suivi par spectrophotométrie Clique sur l’animation vitesse de réaction entre les ions iodure et peroxodisulfate et choisir courbe A(t). Quelle est la relation entre l’absorbance A(t) et l’avancement x(t)? La mesure de l’a bsorbance permet de déterminer la valeur de x(t). Cette technique est utilisée dans le cas où la concentration d'une espèce chimique colorée varie au cours du temps. 2 )Suivi par conductimétrie Dans quel cas pourra-t-on utiliser la mesure de la conductivité 𝝈(𝒕) d’une solution au cours du temps pour obtenir x(t)? **3

  1. Suivi par mesure de volume de gaz :** dans le cas où la quantité de matière de gaz varie au cours du temps, la mesure de la pression du mélange réactionnel P(t) ou du volume de gaz produit V(t), permet de déterminer x(t). Suivi par chromatographie: on peut également utiliser une méthode qualitative qui consiste à réaliser une CCM (chromatographie couche mince) à différents instants 't'. Exemple: La fluorescéine réagit avec le dibrome pour donner de l'éosine. Les tâches correspondant aux réactifs disparaissent progressivement alors que celle correspondant aux produits sont de plus en plus foncées. Quand les tâches des réactifs ont disparu, la réaction est terminée! L'avancement x(t) d'une réaction chimique peut être également déterminé grâce à des titrages successifs d’une partie du mélange réactionnels (méthode chimique de suivi. III) Loi de vitesse d’ordre 1

III-1 Définition

Lorsque la vitesse volumique de disparition d’un réactif R est proportionnelle à sa concentration alors l’évolution de cette concentration suit la loi de vitesse d’ordre 1 : vdisp(t) = ⇒ 𝑙𝑜𝑖 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑡𝑒𝑠𝑠𝑒 𝑑′𝑜𝑟𝑑𝑟𝑒 1 k est appelé constante de vitesse. Elle ne dépend que de la température. Unités usuelles : vdisp (mol.L-^1 .s-^1 ) ; .[R] (mol.L-^1 ) ; k(s-^1 ) Par soucis de simplification, on n’écrira plus (t) dans les expressions. Exercice : la courbe suivante représente la vitesse volumique de disparition, v(mol.L-^1 .s-^1 ), d’un réactif de de concentration C(mol.L-^1 ). Déterminer la valeur de la constante de vitesse k. III- 2 Rappels mathématiques

  • Une équation différentielle linéaire est du premier ordre lorsqu’elle est de la forme : y’ + a.y = b avec : a et b constante. y’ dérivée première de y par rapport à une autre variable (x,t etc.) La solution de ce type d’équation différentielle est de la forme y = C.e-a.t^ - b/a C est est constante que l’on déterminer avec la condition initiale (la valeur de y à t = 0 dans le cas ou les variables sont y et t)
  • La fonction exponentielle y = exp(-k.x), avec k = constante, à pour dérivée par rapport à x : dy/dx = y’ = - k.exp(-kx) = - k.y Si y = exp(-k.t) alors dy/dt = ____________ =