Dans les réactions chimiques on trouve deux une réversible et l’autre irréversible et la réaction réversible on vas Ke ou point équilibre de la réaction et de





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Introduction

Dans les réactions chimiques on trouve deux une réversible et l’autre irréversible et la réaction réversible on vas Ke ou point équilibre de la réaction et de quoi il se concerne
Théorie

Dans la réaction chimique on a deux réactions

Réaction complète (irréversible)

Réaction incomplète (réversible)

Le premier se produit jusqu'à épuisement d’un étudier des corps réagissant

Soit la réaction de type :

aA + bB lL + mM

Après avoir attendu le temps suffisant pour qu’elle se produise (elle né pas instantanée), on dit qu’elle est complète si le réactif de départ en proposition la plus faible (les proportions employées n’étant pas obligatoirement celles de la réaction) a été consomme entièrement

Dans le cas contraire, on dit qu’il y’a équilibre qui veut dire que les produit d’arrivée et de départ coexistent alors leurs proportion n’évoluant plus au cours du temps si A et B ne peuvent réagir complètement c’est qu’au de la d’un certain avancement de la réaction la recombinaison de L et M s’y oppose. Un équilibre implique donc que si A et B est susceptibles de réagir de façon limitée il en soit de même de L et M se qu’on écrit

aA + bB lL + mM
Il semble que ce soit Claude Berthollet qui ait considère dès 1803 que les réactions inverses que représente une équation chimique sont limitées l’une par l’autre. De sorte que le système de départ évolue vers se qu’il appelle déjà un « état d’équilibre » ou tous les participants sont présent en quantités déterminées
Cependant, ce n’est que soixante ans plus tard que les expériences Marcellin de Berthelot et péan de Saint-Gilles (estérification, 1862) et de sainte claire Deville (dissociation thermique de la vapeur d’eau, 1863) permirent d’étudier systématiquement l’équilibre chimique
La premier relation quantitative entre les proportion des corps en présence a l’équilibre est la loi d’action de masse, due a C. Guldberg et P.Waage (1867), qui n’était fondée que sur des considérations empiriques mais qui s’est révélée exacte par la suite (Hortsmann,1873). Si l’on y adjoint la relation de Vane t Hoff (1884) donnant la variation de la constante d’action de masse avec la température, on dispose des moyens nécessaires pour prévoir les variations des proportions a l’équilibre en fonction des conditions (température, pression, proportions des réactifs). Ces lois du  «déplacement de l’équilibre » par variation de ces facteurs ont été énoncées de façon qualitative mais extrêmement générale par H.le Chatalier (1885) et K.F.Braun (1886).

Enfin, grâce aux travaux de Nernst (1906) et de max Planck (1912). Les constantes d’équilibre ont pu être évalue a partir des données uniquement calorimétrique
Constante d’équilibre

On considère la réaction suivante :

aA + bB lL + mM
On définit la constante d’équilibre Ke, appelée constante d’équilibre de la réaction :

[L]l * [M]m

Ke=

[A]a * [B]b


On peut formuler cette équation mathématique de la loi d’action de masse de la façon suivante :

Quant l’équilibre dynamique est établit le produit des concentrations des substances finales de la réaction .divise par le produit des concentrations des substances initiales, représente pour une réaction donnée une grandeur appelée Ke

L’invariabilité de Ke montre que cette constante ne dépend pas des concentrations initiale des substances A et B. Mais elle dépend de la température c'est-à-dire toute modification de la température entraînera une variation de la valeur Ke. A chaque température correspond une valeur déterminée de Ke
Partie expérimentale
Le But

Le but et de déterminé la constante d’équilibre chimique Ke d’une réaction réversible en mesurant les concentrations des constituants a température constante. De la réaction suivante :

2FeCl3 + 2Kl 2FeCl2 + 2KCl
2Fe + 2I 2Fe+ I2
Principe de la manipulation:

On peut déterminer la constante d’équilibre expérimentalement en mesurant les concentrations du système a température constante


C²Fe+² * C I2

Ke=

C²Fe+³ * C²I ˉ



Pour déterminer les concentrations du système on réalise le dosage de l’un des produits formés I2 (oxydant) par un réducteur Na2S2O3
2Na2S2O3 2 NaI + Na2S4O6
Il est évident que ne sachant pas a quel moment s’établira l’équilibre il est nécessaire d’effectuer plusieurs dosages successifs a intervalle de temps régulier jusqu’a atteindre une invariabilité des concentrations

La concentration d’I2 a l’équilibre :

D’après le dosage on voit que :

N Na2S2O3 * VNa2S2O3 = N I2 * V I2

M I2

On a: equiv. gr. I2= donc on a N I2 =2C I2

2
N Na2S2O3 = CNa2S2O3
C Na2S2O3 * VNa2S2O3 = 2C I2 * V I2


C Na2S2O3 * VNa2S2O3

C I2=

2 V I2



La concentration des ions Fe+² a l’équilibre :

D’après l’équation de réaction on voit que :



CFe² = 2C I2


La concentration des ions Fe+² a l’équilibre :


CFe³ = C′ FeCl³ -CFe²


Avec V FeCl³

C′ FeCl³= C° FeCl³ *

V FeCl³ + VKI
C° FeCl³ et la concentration initiale de FeCl³

C′ concentration initial de FeCl³ en tenant compte de la dilution due a l’addition de KI
La concentration des ions I ˉ

VKI


C′ I ˉ= C′ KI - 2CI2
Avec C′KI = C° KI *

V FeCl³ + VKI


C° KI et la concentration de KI
Quelques consignes :

Les prises d’échantillon doivent être les plus petit possible afin de ne pas perturber la réaction en cours en diminuant le volume total et les concentration de façon considérable

Avant d’effectuer le dosage, il est nécessaire de bloquer le réaction en refroidissant le milieu réactionnel surtout si on doit tenir comte du facteur temps. En effet si la réaction est encore en cours, le dosage nécessite un certain temps à la fin du dosage on ne trouve pas la même quantité de I que a l’instant de prise d’échantillons

Mode opératoire

La manipulation se déroulera en 2 parties :

1ère étape :

Détermination de l’équilibre :

On prépare six erlen meyers, on introduit dans chacun d’eux 10 ml d’eau distillé puis on les mes dans un bain de glace (bac de glace)

On verse 100 ml d’une solution de FrCl3 a 0.04M dans une fiole jaugée de 250 ml et 100 ml d’une solution de KI a 0.04 M dans une autre fiole jaugée de 250 ml puis :

On plonge les2 fiole jaugée dans un bain d’eau, bai thermostat à 35°C pendant 15 min puis

On mélange les deux solutions et on déclenche le chronomètre

On prélève chaque 10min 10ml de ml de mélange

On traduit la prise d’essai dans l’un des erlen meyers préalablement refroidi

On y ajoute quelques gouttes d’indicateur colore (d’empois d’amidon) sur I2qui devient bleu

On titre I2 a laide d’une solution de Na2S2O3 a 0.02 M jusqu'à que la colore devient jaune

On répète l’opération 4 fois avec un intervalle de 10min

On constante que l’équilibre est atteint lorsque les volumes de Na2S2O3ne varient plus ce que signifie que la quantité de I2 est constant

2ème étape :

Etude de l’influence de la température :

Apres avoir atteint l’équilibre on augmente la température du bain thermostat et on surveille la température du milieu réactionnel

On effectuera un prélèvement à 47°C

On procédera de la même manier que la 1ère étape

On préleva rapidement 10 ml du mélange, qu’on introduira dans 10 ml H2O refroidie contenue dans un erlen meyers

On dosera I2 a l’aide de thiosulfate de sodium Na2S2O3 a 0.02 M en présence d’empois d’amidon comme indicateur colorée (2a4 gouttes)

On calcule Ke à 47°C

On arrêt a la fin le chauffage.

temps

10min

20min

30min

40min

VNa2S2O3

4.8

5.5

5.5

5.5



Résultats

On a :

1ère

C Na2S2O3 * VNa2S2O3

C I2=

2 V I2

ET:

C Na2S2O3=0.02 mol/l

VNa2S2O3 =5.5 ml=5.5*10ˉ³l

V I2 =10 l
0.02 * 5.5*10ˉ³

C I2=

2 10
C I2=0.011 mol/l
2ème

CFe² = 2C I2
CFe²=0.011*2=0.022 mol/l


3ème

C′ FeCl³=0.02mol/l

Et on a :

CFe³ = C′ FeCl³ -CFe²
CFe³ =0.02-0.022=-0.002mol/l

4ème

C′ I ˉ= C′ KI - 2CI2
CI ˉ=0.02-0.022=-0.002mol/l
Donc:

C²Fe+² * C I2

Ke=

C²Fe+³ * C²I
(0.022)² * (0.011)

Ke= = 332750

(-0.002)² * (-0.002)²
Ke=332750
étap2
C Na2S2O3=0.02 mol/l

VNa2S2O3 =5.6 ml=5.6*10ˉ³l

V I2 =10 l

0.02 * 5.6*10ˉ³

C I2=

2 10
C I2=0.0112 mol/l

2ème

CFe² = 2C I2
CFe²=0.0112*2=0.0224 mol/l


3ème

C′ FeCl³=0.02mol/l

Et on a :

CFe³ = C′ FeCl³ -CFe²
CFe³ =0.02-0.0224=-0.0024mol/l

4ème

C′ I ˉ= C′ KI - 2CI2
CI ˉ=0.02-0.0224=-0.0024mol/l
Donc:

C²Fe+² * C I2

Ke=

C²Fe+³ * C²I
(0.0224)² * (0.0112)

Ke= = 169382.71

(-0.0024)² * (-0.0024)²
Ke=169382.71

Conclusion:

La manipulation et fait dans des conditions qui ne donne aucun effet a l’erreur

Et la température a une influence sur Ke car comme la température augment Ke augment une relation d’équivalence





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