Transformations lentes et transformations rapides

On dit qu'une transformation est rapide si elle se fait en une durée trop courte pour que son évolution puisse être suivie "à l'oeil nu" ou avec les appareils de mesure courants. C'est-à-dire qu'il est impossible de distinguer des états intermédiaires entre l'état initial et l'état final du système...

 

I. Écriture d'une équation d'oxydoréduction

Il s'agit d'un rappel du cours de première S "réaction d'oxydoréduction".

 

1. Oxydant.

Un oxydant est une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électron(s).

2. Réducteur.

Un réducteur est une espèce chimique capable de céder un ou plusieurs électron(s).

3. Couple oxydant/réducteur.

Un couple oxydant/réducteur est formé d'un oxydant et d'un réducteur qui se correspondent dans une réaction d'oxydoréduction. On écrira:

oxydant + ne-

=

réducteur

:couple oxydant/réducteur

Fe2+ + 2e-

=

Fe

:couple Fe2+ / Fe

Fe3+ + e-

=

Fe2+

:couple Fe3+ / Fe2+

MnO4- + 8H+ + 5e-

=

Mn2+ + 4H2O

:couple MnO4- / Mn2+

 

4. Réaction d'oxydoréduction.

C'est une réaction au cours de laquelle deux couples rédox échangent un ou plusieurs électron(s).
Soit les couples oxyd1/réd1 et oxyd2/réd2. L'oxydant le plus fort (par exemple oxyd1) oxyde (prend un ou plusieurs électron(s)) le réducteur le plus fort (réd2). On écrira:

 

oxyd1 + n1e-

=

réd1

(x n2)

 

 

réd2

 

=

 

oxyd2+ n2e-

 

(x n1)

 

 


 

 

n2.oxyd1 + n1.réd

----->

n2.réd1 + n1.oxy2

 

 

Remarques:

La flèche indique le sens de l'évolution de la réaction rédox.

Le nombre d'électrons (n1n2) cédés par le réducteur 2 doit être égal au  nombre d'électrons (n1n2) captés par l'oxydant 1.

5. Exemple.

MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e-

=

Mn2+(aq) + 4H2O

(x1)

Fe2+(aq)

=

Fe3+(aq) + e-

(x 5)

 


 

5Fe2+(aq) + MnO4-(aq) + 8H+(aq)

-------->

5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H2O

 


II. Transformation rapide et transformation lente.

1. Transformation rapide.

On dit qu'une transformation est rapide si elle se fait en une durée trop courte pour que son évolution puisse être suivie "à l'oeil nu" ou avec les appareils de mesure courants. C'est-à-dire qu'il est impossible de distinguer des états intermédiaires entre l'état initial et l'état final du système.

Par exemple:

La décomposition d'un explosif.

Les réactions de précipitations.

 

2. Transformation lentes.

C'est une transformation dont l'évolution peut être suivie "à l'oeil nu" ou avec les appareils de mesure courants pendant quelques secondes (ou plus longtemps).

Par exemple

Réaction des ions iodure avec l'eau oxygénée (peroxyde d'hydrogène).

L'apparition du diiode est progressive comme en témoigne la coloration progressive de la solution.



 

III. Facteurs cinétiques.

1. Définition.

Un facteur cinétique est une grandeur qui influe sur la durée d'une transformation chimique (qui modifie la vitesse avec laquelle se produit une transformation chimique).

A notre niveau nous considérerons deux facteurs cinétiques.

2. La température.

D'une manière générale, plus la température du milieu réactionnel est élevée, plus la transformation est rapide. Inversement plus la température du milieu est basse plus la transformation est lente.

Applications:

On accélère certaines transformations dans l'industrie pour les rendre plus rentables.

On refroidit brutalement certains milieux réactionnels pour "arrêter" certaines transformations (on réalise ainsi ce qu'on appelle une "trempe").

Un réfrigérateur et un congélateur permettent de ralentir les transformations de dégradation biochimiques des aliments.

Dans l'exemple ci-dessous, les ions permanganate en milieu acide réagissent avec l'acide oxalique (éthanedioïque). Dans le bécher de droite le mélange est plongé dans un bain Marie à 40°C. Dans le bécher de gauche le mélange est plongé dans un bain Marie à 20°C.

 

3. La concentration initiale des réactifs.

D'une manière générale, plus les concentrations initiales des réactifs sont élevées plus la transformation est rapide.

Dans l'exemple ci-dessous, la réaction entre les ions thiosulfate et les ions oxonium produit du soufre en suspension qui rend la solution opaque. A droite la concentration initiale en ions thiosulfate est deux fois plus élevée qu'à gauche.

 

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