| Chap. N° 09 | Temps et évolution chimique : cinétique et catalyse. Cours. | 
 | 
|  | 
 
| 
      					  Exercices : 
							énoncé avec correction a)- 
	  Exercice 8 page 244 : Analyser des facteurs cinétiques. b)-  
	  Exercice 9 page 244 : Repérer des facteurs cinétiques. c)- 
	  Exercice 12 page 245 : Repérer des catalyseurs. d)-  
	  Exercice 14 page 245 : Déterminer une durée de réaction et un temps de 
	  demi-réaction. e)- Exercice 15 page 246 : De la concentration au temps de demi-réaction. f)- 
	  Exercice 17 page 246 : Utilisation de la volumétrie. g)-  
	  Exercice 18 page 247-247 : Exploitation de l’avancement. h)-  
	  Exercice 25 page 250 : Suivi par spectrométrie. i)- 
	  Exercice 26 page 251 : Saponification d’un ester : suivi par 
	  conductimétrie. | 
a)- 
				Définition :
- Une réaction chimique est rapide si sa durée est 
				inférieure à la seconde.  
- On ne peut pas observer l’évolution de la réaction à 
				l’œil, elle semble achevée dès que les réactifs entrent en 
				contact.
- C’est le cas de certaines réactions de précipitation.
-  La 
				formation du précipité se fait instantanément.
- C’est aussi le cas de quelques réactions 
				d’oxydo-réduction et des réactions acido-basiques.
				
b)- 
				Expérience 1 : Réaction d’oxydo-réduction
| 
				 dans un bécher contenant une solution 
				aqueuse acidifiée de sulfate de fer II. | 

► 
				Observations :
- Il se produit une décoloration immédiate de la solution 
				de permanganate de potassium.  
- La coloration violette de la solution de permanganate de 
				potassium est due à la présence des ions permanganate en 
				solution aqueuse.  
- En présence des ions fer II en solution aqueuse, les ions 
				permanganate 
				MnO4 –
				
				(aq)  disparaissent instantanément. 
				 
- Il se produit une réaction d’oxydoréduction entre les 
				couples oxydant-réducteur suivants :
- 
				MnO4 –
				 (aq)  
				/ Mn
				 2+
				 (aq)  et
				Fe3+
				 
				(aq)  / 
				Fe2+
				 
				(aq) 
				
				 Écrire 
				les demi-équations électroniques des couples 
				MnO4 –
				 (aq)  
				/ Mn2+
				 (aq)  et
				Fe3+
				 
				(aq)  / 
				Fe2+
				 
				(aq).
 Écrire 
				les demi-équations électroniques des couples 
				MnO4 –
				 (aq)  
				/ Mn2+
				 (aq)  et
				Fe3+
				 
				(aq)  / 
				Fe2+
				 
				(aq).
				
				 Écrire 
				l’équation de la réaction d’oxydoréduction entre les ions fer II 
				et les ions permanganate.
 Écrire 
				l’équation de la réaction d’oxydoréduction entre les ions fer II 
				et les ions permanganate.
- Demi-équation électronique du couple 
				MnO4 –
				 (aq)  
				/ Mn2+
				 (aq) 
- Conservation de l’élément manganèse :  
				 
| MnO4 
							– (aq)  
							=  Mn2+ (aq) | 
- Conservation de 
				l’élément oxygène : on équilibre l’oxygène avec de l’eau : 
				 
| 
							MnO4 
							– (aq)  
							=  Mn2+ (aq)  +  4 
							H 
							2O
							(ℓ) | 
- Conservation de l’élément hydrogène : on équilibre 
				l’hydrogène avec  H+
				
				(aq) en milieu acide : 
				 
| MnO4 
							– (aq) +  
							8 H 
							+(aq) = 
							Mn2+ (aq)  +  
							4 H 
							2O
							(ℓ) | 
- Conservation de la charge : on équilibre la charge avec 
				les électrons :   
| MnO4 
							– (aq) +  
							8 H 
							+(aq) +  
							5 e
							– = 
							Mn2+ (aq)  +  
							4 H 
							2O
							(ℓ) | 
- Demi-équation électronique du couple :  
				Fe
				 3+
				 
				(aq) / 
				Fe 
				2+  
				(aq) :
| Fe2+ (aq)  
							=  Fe3+ (aq)  +  
							e
							– | 
- 
				
				équation 
				de la réaction :
| 
							(
							MnO4 
							– (aq) +  
							8 H+(aq) +  
							5 
							e
							
							
							– = 
							Mn2+ (aq)  +  
							4 H2O
							(ℓ) 
							)
							
							
							
							x
							
							1 | 
| 
							 
							
							 ( 
							Fe2+
							(aq)  
							 =  
							Fe3+
							(aq)  
							+  
							e
							
							–
							 ) 
							
							
							x 
							5 | 
|  MnO4 
							– (aq)  
							+  8 
							H+(aq) 
							+  5 Fe2+
							(aq) 
							→ Mn2+ (aq)  
							+  4 H2O
							(ℓ)   
							+ 5  Fe3+
							(aq)  | 
c)- Expérience 2 : Réaction de précipitation.
				 On verse quelques gouttes de soude dans un tube à 
				essais contenant une solution aqueuse de chlorure de fer III
 
				On verse quelques gouttes de soude dans un tube à 
				essais contenant une solution aqueuse de chlorure de fer III
| 
							Fe(OH)3 
							(s) Précipité 
							rouille   | 
- Il se forme un précipité jaune orangé d’hydroxyde de fer III.
-  La formation du précipité est immédiate.
- C’est une réaction rapide.
- Équation de la réaction de précipitation : 
| Fe3+ 
				(aq)  + 3 HO 
				– (aq) 
				→ 
				Fe(OH)3 (s) | 
a)- 
				Définition :
- Une réaction est lente si sa durée est de l'ordre de 
				quelques secondes à plusieurs minutes.  
- On peut observer l'évolution de la réaction.
b)- 
				Expérience 1 : Oxydation des ions iodure par de peroxyde 
				d’hydrogène en milieu acide
| 
				 On verse un volume V3 = 100 mL d’une solution d’iodure de potassium de concentration C3 = 0,20 mol / L et un volume V1 = 100 mL d’une solution d’eau oxygénée de concentration C1 = 5,6 x 10-2 mol / L dans un erlenmeyer de 250 mL.  | 
- On ajoute quelques gouttes d’acide sulfurique concentré.
- Le peroxyde d’oxygène est de l’eau oxygénée, c’est 
				l’oxydant du couple : H2O2
				
				(aq) / 
				H2O
				 (ℓ)
► Observations :
- Au cours du temps, la solution contenue dans le bécher 
				prend une teinte brun orangé de plus en plus intense.  
- On peut observer l’évolution de la transformation grâce 
				au changement de teinte de la solution.  
- Le changement de teinte est dû à la formation de diiode 
				en milieu aqueux (pour simplifier).
- Autre couple qui intervient : 
				I2
				 
				(aq) / 
				I 
				–  (aq) 
► 
				Interprétation :
- Il se produit une 
				réaction d’oxydoréduction entre les ions iodure et l’eau 
				oxygénée en milieu acide.  
- Cette 
				transformation est lente par rapport à l’échelle humaine.
				
				 Écrire 
				l’équation de la réaction chimique.
 Écrire 
				l’équation de la réaction chimique.
|   
							(
							H2O2
							(aq)  
							+  2 
							H+(aq) 
							+  2 
							e
							
							–
							 =  
							2 H2O
							(ℓ) 
							)
							
							x
							1 | 
| 
							 
							
							(  
							2 I 
							– 
							(aq) 
							 = 
							I2 (aq)  
							+  2 
							e
							
							–
							 ) 
							
							x
							1 | 
| H2
							O2
							(aq)  
							+  2 
							H+(aq) 
							+  2
							I– 
							(aq) 
							→    2
							H2O
							(ℓ)   
							+ I2 (aq)  | 
c)- 
				Expérience 2 : Dismutation de l’ion thiosulfate en milieu 
				acide
| 
				 - 
				45 mL de thiosulfate de sodium de concentration C1 
				= 0,13 mol / L, - 5 mL de solution d’acide chlorhydrique de concentration
				C2 = 0,10 mol / L. | 
► 
				Observation :
- on observe 
				la formation d’un précipité qui trouble peu à peu la solution. 
				 
- La transformation est lente, on peut observer son 
				évolution.
► 
				Interprétation :
- Le précipité 
				obtenu est un précipité jaune de soufre.
- Couples mis en jeu : 
				S2O32
				
				–
				(aq)
				 / 
				S  
				(s) et 
				SO2
				
				(aq) / 
				S2
				O32
				
				–
				(aq) 
				
				 Écrire 
				l’équation de la réaction de dismutation.
  Écrire 
				l’équation de la réaction de dismutation.
- On dit que l’ion thiosulfate se dismute car il apparaît 
				dans deux couples différents en tant que réducteur dans un 
				couple et oxydant dans l’autre couple.
| 
							(
							S2O32 
							–
							(aq)  
							+  6 
							H+(aq) 
							+  4 
							e
							
							–
							  
							= 2 S    
							+  3 
							H2O
							
							(ℓ)  
							) 
							
							
							x
							
							
							1  | 
|  
							(
							S2O32 
							–
							(aq) 
							 +  
							H2O
							
							(ℓ)  
							=  2 
							SO2
							(aq) 
							+  
							2 H+(aq)   
							+  4 
							e
							
							– 
							) 
							
							
							x
							
							1 | 
|   
							2 S2O3
							2 
							–
							(aq)  
							+  4 
							H+(aq) 
							
							 
							→  2 S (s)  
							+ 2 SO2
							(aq) 
							+ 2 H2O
							(ℓ)   | 
- La réaction de 
				dismutation de l’ion thiosulfate en milieu acide est une 
				transformation lente.
				
- Une réaction est infiniment lente si sa durée est de 
				l'ordre de plusieurs jours à plusieurs semaines.
- On ne peut pas observer l’évolution de la réaction à 
				l’œil.
- On dit que le système constitué par les réactifs est 
				cinétiquement inerte.
				
- L’étude de l’évolution temporelle de systèmes chimiques 
				constitue la cinétique chimique.
- Certains paramètres agissent sur la rapidité d’évolution 
				d’un système chimique.
- Ces paramètres sont appelés : les facteurs cinétiques de 
				la réaction.
II-
				Facteurs cinétiques d’une réaction chimique.
1)- Influence de la concentration 
				des réactifs.
a)- 
				Expérience : Dismutation de l’ion thiosulfate en milieu 
				acide
► 
				Principe :
- On utilise la réaction précédente.
- En milieu acide, l’ion thiosulfate réagit lentement avec 
				les ions hydrogène et donne un précipité de soufre qui reste en 
				suspension.
- La solution devient peu à peu opaque.
- On utilise ce 
				phénomène pour évaluer la vitesse moyenne de formation de 
				soufre.
- On place, avant le début de l’expérience, sous le bécher, une feuille de papier portant une croix à l’encre noire.
- On 
				déclenche le chronomètre au moment où l’on mélange la solution 
				de thiosulfate de sodium et l’acide chlorhydrique.
- On note la durée nécessaire 
				Δt 
				pour que la croix ne soit plus visible.
- Pour que l’épaisseur à travers laquelle on observe la 
				croix soit toujours la même, on utilise des béchers identiques 
				et des volumes de solutions identiques.
- On admet que la quantité de matière 
				nd
				de soufre nécessaire à la disparition du motif est la 
				même dans toutes les expériences.
				 Influence de la concentration de la solution en 
				ions thiosulfate.
 
				Influence de la concentration de la solution en 
				ions thiosulfate.
- Dans un bécher de 100 mL, on verse : 
				 
- 45 mL de thiosulfate de sodium de concentration 
				 
				C1.
- 5 mL de solution d’acide chlorhydrique de concentration
				
				C2 
				 = 
				0,10 mol / L.
- tableau :
| 
							C1 
							
							(mol 
							/ L) | 0,13 | 0,26 | 0,39 | 
| 
							
							Δt  
							(s) | 108 | 72 | 35 | 
				 Influence de la concentration de la solution 
				d’acide chlorhydrique.
 
				Influence de la concentration de la solution 
				d’acide chlorhydrique.
- Dans un bécher de 100 mL, on verse : 
				 
- 45 mL de thiosulfate de sodium de concentration 
				 
				C1 = 0,13 
				mol / L,
- 5 mL de solution d’acide chlorhydrique de concentration
				
				C2 
				 .
- tableau :
| 
							C1 
							
							
							(mol 
							/ L) | 
							0,10 | 
							0,20 | 
							
							0,30 | 
| 
							
							Δt  
							(s) | 1 min 30 s | 45 s | 22 s | 
b)- 
				Conclusion :
- De façon générale,
- L’évolution d’un système chimique est d’autant plus 
				rapide que les concentrations des réactifs sont élevées.
- Ce résultat peut s’interpréter à l’échelle microscopique.
► 
				Interprétation dans le cas des solutions 
				aqueuses :
- Une réaction chimique a lieu entre les espèces chimiques
				A et 
				B si après rencontre 
				dans un solvant, il se forme les espèces chimiques 
				C et 
				D.
- Au cours de la réaction chimique des liaisons chimiques 
				ont été rompues et de nouvelles liaisons chimiques se sont 
				formées.
- Pour que la réaction chimique ait lieu entre les espèces 
				chimiques A et 
				B, il faut deux conditions :
- Il faut que les deux espèces chimiques 
				 
				A et 
				 B se 
				rencontrent,
- Il faut que le choc entre les deux espèces chimiques soit 
				efficace.  
- 
				Les deux espèces 
				chimiques peuvent se rencontrer et entrer en collision, mais si 
				l’énergie n’est pas suffisante, il ne se passe rien.  
- Si l’énergie est suffisante, il y a rupture de certaines 
				liaisons chimiques et les espèces chimiques 
				A et 
				B donnent les 
				espèces chimiques C 
				et D.
- En conséquence, plus la concentration des réactifs est 
				grande, plus la probabilité de rencontre est grande et plus la 
				transformation est rapide.
► 
				Interprétation  dans le cas des solides :
- La réaction est d’autant plus rapide que la surface de 
				contact entre les réactifs est importante.
- Pour faire réagir le soufre et le fer, on prend du fer et 
				du soufre en poudre.  
- On les mélange intimement et pour amorcer la réaction, on crée un point chaud.
-  Il faut initier la réaction chimique.
- Le facteur cinétique essentiel pour un réactif solide est 
				l’étendue de sa surface de contact avec les autres réactifs.
- La réaction est d’autant plus rapide que la surface de 
				contact est grande.
				
2)- Influence de la température.
				a)- 
				Expérience : Oxydation des ions iodure par l’eau 
				oxygénée.
- On observe l’évolution de la coloration de la solution au 
				cours du temps à différentes températures.
- Tableau :
				
| Béchers 1 | Béchers 2 | Béchers 3 | 
| 5 mL d’iodure de potassium  0,10 mol / L | 5 mL d’iodure de potassium  0,10 mol / L | 5 mL d’iodure de potassium  0,10 mol / L | 
| 5 mL d’acide sulfurique  1 mol / L | 5 mL d’acide sulfurique  1 mol / L | 5 mL d’acide sulfurique  1 mol / L | 
| 9 mL d’eau | 9 mL d’eau | 9 mL d’eau | 
| + glace θ 
						= 0 ° C | θ = 20 ° C (température ambiante) | θ = 40 ° C | 
- La température d’un mélange réactionnel est un facteur 
				cinétique.  
- De façon générale,
- L’évolution d’un système chimique est d’autant plus 
				rapide que la température du mélange réactionnel est élevée.
- Ce résultat peut s’interpréter à l’échelle microscopique.
- Plus la température est élevée, plus l’énergie cinétique 
				des espèces chimiques sera importante.  
- Il découle de ceci que le nombre de chocs efficaces entre 
				les espèces chimiques augmente avec la température.  
- Une augmentation de la température permet à la 
				transformation chimique de se produire plus vite.
				
3)- Utilisation des facteurs 
				cinétiques.
a)- 
				Accélération et déclenchement d’une réaction chimique.
- Certaines réactions, trop lentes à température ambiante, 
				sont réalisées à température plus élevée, ainsi elles deviennent 
				plus rapides.
- Pour accélérer la cuisson des aliments, on utilise des 
				autocuiseurs.  
- En augmentant la température, on diminue le temps de 
				cuisson des aliments.
- Les mélanges comburant-combustible sont en général cinétiquement inertes à température ambiante :
- Pour initier la réaction, on utilise une allumette ou une étincelle entre les deux électrodes d’une bougie de moteur.
-  C’est le point chaud qui 
				déclenche la combustion.
				
b)- 
				Ralentissement ou arrêt d’une réaction chimique.
- La trempe : 
				 
- Elle désigne le refroidissement brutal d’un milieu 
				réactionnel pour le rendre cinétiquement inerte.
- On utilise ce procédé lors de dosages en séances de 
				travaux pratiques pour arrêter la réaction à un instant donné 
				t.
- D’autre part, pour ralentir les réactions indésirables, 
				on place les aliments au réfrigérateur ou au congélateur.
				
4)- Autres facteurs cinétiques.
► 
				L’éclairement : 
				 
- Pour accélérer certaines réactions, on peut utiliser 
				l’énergie lumineuse.
- L’éclairement d’un milieu réactionnel avec une radiation 
				de longueur d’onde appropriée peut accélérer une réaction 
				chimique.
- Exemple : la synthèse chlorophyllienne
- Les végétaux, grâce à leur chlorophylle et grâce à 
				l’énergie solaire, transforment le dioxyde de carbone 
				CO2
				
				atmosphérique en molécules organiques, le glucose :
				
- E = 
				h . 
				υ
- C’est la synthèse chlorophyllienne. 
				 
► 
				Le solvant :
- Le solvant peut être un facteur cinétique.
- Ainsi, certaines réactions chimiques sont plus rapides 
				dans l’eau que dans l’éthanol.
- 
				Exemple :
| (CH3)3
							COH   | +  Cl–   | → | (CH3)3
							CCl   | +  HO– | 
| 2-méthylpropan-2-ol | Ion chlorure |  | 2-chloro-2-méthylpropane | Ion hydroxyde | 
► 
				Les catalyseurs :
- Dans certaines réactions, la présence en faible quantité, 
				d’une substance chimique spécifique, différente des réactifs, 
				peut accélérer l’évolution du système chimique.
- De telles substances sont appelées catalyseurs.
1)- Expérience : La dismutation de 
				l’eau oxygénée 
				
a)- 
				Étude de la solution d’eau oxygénée. 
				 
				 Eau oxygénée à 20 volumes :
 
				Eau oxygénée à 20 volumes : 
				 
- Le peroxyde d’hydrogène présent dans l’eau oxygénée n’est 
				pas stable.
- Il est impliqué dans deux couples oxydant / réducteur :
- Couple 1 : 
				H2O2
				 (aq) / 
				H2O  (ℓ) 
- Couple 2 : 
				O 2
				 (g) / 
				H2O 2
				
				(aq) 
- On peut envisager une réaction entre 
				
				H2O2 
				(aq) 
				, oxydant du 
				couple 1 et 
				H2O2 
				(aq) , réducteur du couple 2 :
- 
				Cette réaction est appelée réaction de 
				dismutation.
				
| Dismutation | Réaction d'oxydoréduction au cours de laquelle une espèce chimique joue à la fois le rôle d'oxydant et de réducteur (ici l'eau oxygénée H2O2 (aq))  
						H2O2 (aq) / 
H2O | 
- La transformation associée est spontanée mais très lente 
				à la température ordinaire.
 2  
				H2O2
				
				(aq)  =  
				O2
				
				(g)  +  2  
				H2O
				
				(ℓ) 
- Cette réaction est très lente.
- Si l’on verse de l’eau oxygénée dans un bécher, il n’est 
				pas possible d’observer un dégagement de dioxygène.
b)- 
				Étude de la solution d’eau oxygénée en présence, d’ions 
				fer II, ions fer III et de platine.
				
				 Bécher 
				A : eau oxygénée seule.
 
				Bécher 
				A : eau oxygénée seule.
				 Bécher 
				B : eau oxygénée + solution aqueuse 
				de sulfate de fer II
 
				Bécher 
				B : eau oxygénée + solution aqueuse 
				de sulfate de fer II
				 Bécher 
				C : eau oxygénée + solution de 
				chlorure de fer III
 
				Bécher 
				C : eau oxygénée + solution de 
				chlorure de fer III
				 Bécher 
				D : eau oxygénée + fil de platine
 
				Bécher 
				D : eau oxygénée + fil de platine
► 
				Observations :
- Dans le bécher 
				A, pas d’évolution visible.
- Dans les autres béchers, on observe un dégagement intense 
				de dioxygène.
► 
				Conclusion
- Les ions fer 
				II, les ions fer III et le platine accélèrent 
				la réaction de dismutation du peroxyde d’hydrogène.
- Ce sont des catalyseurs de la réaction de dismutation du 
				peroxyde d’hydrogène.
				
c)- 
				Mode d’action d’un catalyseur. La dismutation de l’eau 
				oxygénée en présence d’ions fer III.
- Grâce à la présence du catalyseur, on remplace une étape 
				lente par deux étapes rapides.
- Étape 1 : réaction entre l’eau oxygénée est les ions fer
				III. Réaction rapide :
|   | H2O2
							(aq) | + |   |   | = | O2 (g) | + | 2 
							H+ (aq) | +  | 2 
							e
							- |   | 
| 2 ( | Fe3+ (aq) | + | e
							- |   | = | Fe
							2+
							(aq) | 
							) |   |   |   |   | 
|   | 
							H2O2
							(aq) | 
							+ | 
							2 
							Fe3+ (aq) |   | 
							→  | 
							 2 Fe2+
							(aq) | 
							+ | 
							O2
							(g) | 
							+ | 
							
							2 
							H+
							(aq) | 
							
							  (1) | 
- 
				 étape 
				2 : réaction entre l’eau oxygénée et les ions fer II.
|   | H2O2
							(aq) | + | 2 H+ (aq) | +  2 e
							- | = | 2 H2O
							(ℓ)  |   |   |   |   |   | 
|   |   | 2 ( | Fe2+ (aq) |   | = | Fe3+ (aq) | + | e
							- | 
							) |   |   | 
|   | 
							H2O2
							(aq) | 
							+ | 
							2 Fe2+ (aq) | 
							 +  2 H+ (aq) | 
							→ | 
							2 Fe3+ (aq) | 
							+ | 
							2 H2O
							(ℓ)  | 
							(2) | ||
- Bilan global de la réaction : Il faut combiner (1) et 
				(2).
|   | 
							H2O2 (aq) | 
							 + | 
							 2 
							
							Fe3+ (aq) |   | 
							 | 
							2 Fe2+ (aq) | 
							+ | 
							O2 (g) | + | 
							  
							2 H+ (aq) | 
							  (1) | 
|   | 
							H2O2
							(aq) | 
							 + | 
							 2
							Fe2+ (aq) | 
							  +  2 H
							+ (aq) | 
							
							→ | 
							2 Fe3+ (aq) | 
							+  | 
							  
							2 H2O (ℓ)  |   |   | 
							(2) | 
|   | H2O2
							(aq)  +  H2O2
							(aq) | → | O2
							(g) | + | 
							2 H2O 
							(ℓ)  |   |   | ||||
- 
				Le catalyseur d’apparaît pas dans le bilan de la 
				réaction.
				
2)- Caractéristiques d’un 
				catalyseur.
- Un catalyseur est une espèce chimique qui accélère une 
				réaction chimique.
- La formule du catalyseur n’apparaît pas dans l’équation 
				de la réaction.
- Un catalyseur modifie la nature des étapes permettant de 
				passer des réactifs aux produits.
- La réaction globale lente est remplacée par plusieurs 
				réactions rapides.
► 
				Catalyse homogène : 
				 
- La catalyse est dite homogène lorsque le catalyseur et le mélange réactionnel constituent une seule phase (forment un mélange homogène).
-  C’est le cas des gaz et des liquides 
				miscibles.
- Exemples :
-  Dismutation de l’eau oxygénée en présence 
				d’ions fer II ou d’ions fer III.
► 
				Catalyse hétérogène :
- La catalyse est dite hétérogène lorsque le catalyseur et 
				le milieu réactionnel se trouvent dans des phases différentes.
- Exemples :
				
- Expérience de la lampe sans flamme (on utilise un fil de 
				cuivre chauffé comme catalyseur)
|  |  | Cu |  |  | 
| C2H5OH   | + O2 | → | CH3CHO | + 2 H2O | 
- Dismutation de l’eau oxygénée catalysée par un fil de 
				platine.
|  |  | Pt |  |  | 
| H2O2
							(aq)  
							 | +  
							H2O2 (aq) | → | O2 (g) | + 
							2  H2O
							(ℓ) | 
► 
				Catalyse enzymatique :
- La catalyse est enzymatique lorsque le catalyseur est une 
				enzyme.
- Les enzymes sont des catalyseurs biologiques qui 
				permettent aux transformations chimiques nécessaires à la vie de 
				s’effectuer à vitesse élevée.
- Exemple :
-  L’hydrolyse  de l’amidon au laboratoire : il 
				faut travailler à température élevée et en milieu fortement 
				acide.
				
- Un catalyseur est sélectif si, à partir d’un système 
				initial susceptible d’évoluer selon plusieurs réactions 
				spontanées, il accélère préférentiellement l’une d’elles.
- Exemple : réactions avec l’éthanol :
- Déshydratation de l’éthanol : 
				 
|  |  | Al2O3 |  |  | 
| CH3 – CH2OH  |  | → | CH2 = CH2 | + H2O  | 
| Éthanol |  | 400 ° C | Éthène |  | 
- Déshydrogénation de l’éthanol : 
				 
|  |  | Cu |  |  | 
| CH3 – CH2OH  |  | → | CH3 – CHO | + H2 | 
| Éthanol |  | 280 ° C | Éthanal |  | 
- Un catalyseur est spécifique à une réaction chimique.
- Un catalyseur permet d’éviter certaines réactions 
				parasites.  
- Il permet de travailler dans des conditions de 
				température et de pressions plus faibles.  
- Il peut permettre de diminuer les coûts de production.
				
- Les réactions se produisant dans les organismes vivants ou réactions biochimiques sont souvent catalysées par des macromolécules :
-  Les enzymes.
- Les enzymes sont des protéines.
- Le nom d’une enzyme indique souvent la transformation 
				mise en jeu :
- L’amylase transforme l’amidon en maltose.
- La saccharase catalyse l’hydrolyse du saccharose en 
				glucose et fructose.
- Les réductases catalysent les réductions des groupes 
				carbonyles, acides et esters.
- Les enzymes sont très utilisées dans l’industrie 
				agroalimentaire :
- Fabrication du pain, préparation de boissons fermentées, 
				conservation des aliments, …
IV-
				Le suivi de l’évolution d’un système.
a)- 
				Principe.
- L’analyse est réalisée sur des échantillons prélevés au milieu réactionnel en évolution.
-  On effectue des prélèvements 
				(10 mL) dont le volume est faible devant celui du milieu 
				réactionnel (200 mL).
- L’échantillon prélevé est plongé dans de l’eau glacée à 
				la date t. 
				 
- On réalise la trempe de l’échantillon. 
				 
- Ceci permet de bloquer la réaction afin d’éviter 
				l’évolution du système.
- On réalise un dosage afin de déterminer la concentration d’une espèce chimique (réactif ou produit).
				
				
				- 
				Chap. N° 18 Contrôle de qualité par dosage.
- Le choix de la réaction de dosage est très important.
-  Elle doit être rapide, unique et elle doit pouvoir facilement 
				mettre en évidence l’équivalence du dosage.
b)- 
				Schéma du dispositif :
a)- 
				Principe
- L’avancement du système est déterminé à partir de la 
				mesure d’une grandeur physique :
- L’absorbance, la conductivité électrique, la pression, le 
				volume, …
b)- 
				Mesure de l’absorbance ou spectrophotométrie.
- On utilise le fait que toute solution colorée absorbe la 
				lumière visible (400 nm <  λ < 800 nm).
- Lorsqu’un faisceau de lumière monochromatique traverse un 
				milieu absorbant, l’intensité lumineuse 
				I du faisceau 
				transmis est inférieure à l’intensité lumineuse 
				I0 du 
				faisceau incident.
- Pour évaluer cette diminution, on utilise :
- La transmittance 
				T :
				

- L’absorbance 
				A :
				

- La transmittance s’exprime en pourcentage. 
				 
- À une transmittance 
				T de 100 % (T = 1) 
				correspond une absorbance nulle : 
				A = 0. 
				 
							-  À une 
				transmittance de 1 % (T = 0,01) correspond une absorbance
							A =log 100 = 2.
- Exemple de réaction : 
				 
- On peut utiliser cette méthode lorsqu’une espèce colorée 
				se forme ou disparaît au cours de la réaction.  
- Réaction entre l’eau oxygénée et les ions iodure : il se 
				forme du diiode qui est une espèce chimique colorée.
- On réalise le mélange réactionnel et on déclenche 
				simultanément le chronomètre.  
- On introduit le mélange dans la cuve du spectromètre et 
				on démarre l’acquisition des données.  
- On relève la valeur A de l’absorbance et celle du temps t correspondant.
-  L’acquisition peut être assistée par ordinateur. 
- L’application de la loi de 
				Beer-Lambert permet de 
				déterminer la valeur de la concentration de l’espèce colorée est 
				d’en déduire l’avancement de la réaction.
c)- 
				Mesure de la conductivité ou conductimétrie.
- On mesure la conductance du milieu réactionnel en 
				fonction du temps à l’aide d’un conductimètre
- Hydrolyse du 2-chloro-2-méthylpropane : (CH3)3
				CCl  ou 
				 
- Équation de la réaction :
| (CH3)3
							Cl | +  H2O   | → | (CH3)3
							OH | +  Cl– 
							(aq) | + H+ (aq) | 
| 2-chloro-2-méthylpropane  |  |  | 2-méthylpropan-2-ol |  |  | 
- La réaction produit des ions 
				H+ (aq) et
				Cl– (aq) qui augmentent la conductivité du 
				milieu réactionnel.  
- L’évolution du système peut être suivie par 
				conductimétrie.
d)- 
				Mesure de la pression ou manométrie.
- Lorsque la réaction consomme ou produit un gaz, la 
				pression du système, liée à la quantité de ces espèces gazeuses 
				varie.
- La mesure de la pression permet de déterminer la 
				composition du système et son avancement 
				x.
- Une solution d’acide acétique, de formule CH3COOH (aq), réagit avec le carbonate de calcium (calcaire) CaCO3 (s).
-  L’un des produits formés est gazeux (dioxyde de carbone). 
- La température et le volume étant connus, la mesure de la 
				pression de ce gaz permet de déterminer la quantité de matière 
				correspondante.
| Équation de la 
							réaction : 
							2 CH3COOH 
							(aq)  +  CaCO3 
							(s)  
							 → 
							2 
							CH3COO 
							– 
							
							
							(aq)  +  Ca2+
							(aq)  + (CO2, 
							H2O)
							 | 

- La durée d’une réaction chimique est le temps tf 
				nécessaire à la consommation totale du réactif limitant.
- Pour 
				t = 
				tf, l’avancement 
				x 
				atteint la valeur maximale xmax.
- Le temps de demi-réaction, noté 
				
				t1/2, est 
				la durée nécessaire à la disparition de la moitié du réactif 
				limitant.
- Pour 
				t = 
				t1/2, 
				l’avancement, noté x1/2, 
				a atteint la moitié de sa valeur maximale 
				xmax.
- Le temps de demi-réaction fournit une échelle des temps 
				caractéristique du système étudié.  
- L’expérience montre qu’un système siège d’une réaction 
				caractérisée par le temps de réaction 
				t1/2 
				cesse pratiquement d’évoluer au bout d’une durée de l’ordre de 
				quelques t 
				
				1/2 (4 à 7 suivant la précision recherchée).
- Le temps de demi-réaction permet d’évaluer la durée 
				nécessaire à l’achèvement de la transformation chimique étudiée.
► 
				Application :
- L’oxydation des ions iodure par le peroxyde d’hydrogène 
				est étudiée par dosage :
- L’équation de la réaction chimique est la suivante :
|   | H2O2
							(aq) | 
							  + | 
							
							  2 
							I–
							(aq) |   | 
							 +  2
							H+
							(aq) |  | 
							  →  |  |  | 
							  I2
							(aq) | 
							  + | 
							 2 
							H2O
							(ℓ)   |   | 
- On donne la courbe expérimentale représentant les valeurs 
				de l’avancement x de la réaction en fonction du temps 
				t.
- Tableau de valeurs : 
				 
| 
							
							t 
							
							min | 
							
							x 
							
							(t) | 
| 
							
							0 | 
							0,0E+00 | 
| 
							
							1 | 
							9,6E-04 | 
| 
							
							2 | 
							1,8E-03 | 
| 
							
							4 | 
							3,0E-03 | 
| 
							
							6 | 
							3,6E-03 | 
| 
							
							8 | 
							3,9E-03 | 
| 
							10 | 
							4,1E-03 | 
| 
							12 | 
							4,4E-03 | 
| 
							14 | 
							4,5E-03 | 
| 
							16 | 
							4,6E-03 | 
| 
							18 | 
							4,6E-03 | 
| 
							20 | 
							4,7E-03 | 
| 
							24 | 
							4,8E-03 | 
| 
							28 | 
							4,8E-03 | 
| 
							32 | 
							4,8E-03 | 
| 
							36 | 
							4,8E-03 | 
| 
							40 | 
							4,8E-03 | 
				
				 Déterminer 
				la valeur de l’avancement maximal 
				xmax, le 
				temps de demi-réaction t1/2 
				et la durée de réaction 
				tf.
 Déterminer 
				la valeur de l’avancement maximal 
				xmax, le 
				temps de demi-réaction t1/2 
				et la durée de réaction 
				tf.
- Exploitation graphique :
- Avancement maximal : 
				xmax ≈ 4,8
				
				× 10–3 mol
- Temps de demi-réaction : 
				 
				
				t1/2 ≈ 
				4 min
- Durée de réaction : 
				tf 
				
				≈ 
				28 min
	  		  
	  
	  		  
2)- Exercices :
a)- Exercice 8 page 244 : Analyser des facteurs cinétiques.
b)- Exercice 9 page 244 : Repérer des facteurs cinétiques.
c)- Exercice 12 page 245 : Repérer des catalyseurs.
d)- Exercice 14 page 245 : Déterminer une durée de réaction 
				et un temps de demi-réaction.
e)- Exercice 15 page 246 : De la concentration au temps de 
				demi-réaction.
f)- Exercice 17 page 246 : Utilisation de la volumétrie.
g)- Exercice 18 page 247-247 : Exploitation de l’avancement.
h)- Exercice 25 page 250 : Suivi par spectrométrie.
i)- Exercice 26 page 251 : Saponification d’un ester : suivi 
				par conductimétrie.
| 
 |