DEUX ANTISEPTIQUES (Nouvelle Calédonie 2005 )

1. Courbe d’étalonnage du spectrophotomètre

1.1. La courbe représentative de A = f([I₂]), figure 1, est une droite qui passe par l’origine. L'absorbance est proportionnelle à la concentration en diiode. La fonction f est une fonction linéaire :

A = k[I₂]

k représente la pente de la droite ou le coefficient de proportionnalité.

1.2. Au point d’ordonnée A_max = 2,00 correspond l’abscisse :

[I₂]_max = 8x10^-3 mol.L^-1

2. Titre du Lugol

2.1. La solution est diluée dix fois : on utilise une pipette jaugée de 10 mL, surmontée d’un pipeteur, pour prélever la solution mère.

On la verse dans une fiole jaugée de 100,0 mL. On complète avec de l’eau distillée, on bouche.

2.2.1. l’abscisse du point d’ordonnée A _S’o = 1,00, est :

[I₂]_S’o = 4,0´10^–3 mol.L^-1

2.2.2. c_L = 10´ (solution S₀ diluée dix fois)

c_L = 10´4,0´10^-3 = 4,0´10^–2 mol.L^-1

2.2.3. Si on ne diluait pas la solution commerciale, l’absorbance serait non mesurable car c_L > [I₂]_max .

3. Étude cinétique d’une transformation chimique mettant en jeu l’eau oxygénée et libérant du diiode

3.1. Un oxydant est une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électrons.

3.2.

Couple àxydant réducteur :

H₂O₂(aq) / H₂O(l)

½ équation de réduction (car gain d’électrons) :

H₂O₂(aq) + 2 H⁺(aq) + 2 e^– = 2 H₂O(l)

ou :

H₂O₂(aq) + 2 H₃O⁺(aq) + 2 e^– = 4 H₂O(l)

Couple oxydant réducteur I₂(aq) / I^–(aq)

½ équation d’oxydation car perte d’électrons :

2 I^–(aq) = I₂(aq) + 2 e^–

3.3

.Relation stœchiométrique		H2O2(aq) + 2 I^–(aq) + 2 H3O^+(aq) = I2(aq) + 4 H2O(l)
État du système	Avancement	Bilan de matière en mol
État initial	0	c2.V2	excès	excès	0	solvant
Au cours de la transformation	x	c2.V2 – x	excès	excès	x	solvant
État final	xf	c2.V2 – xf	excès	excès	xf	solvant
État final si la transformation est totale	xmax	c2.V2 –xmax = 0	excès	excès	xmax = c2.V2	solvant

3.4.

,

d'après le tableau d'avancement nI₂(t) = x(t). donc :

3.5 Vidéo .

or A(t) = k.[I₂]_t, soit [I₂]_t = A(t)/k

3.6.1. Vidéo

dA(t)/dt est la dérivée de l’absorbance par rapport au temps. Cette dérivée est égale au coefficient directeur de la tangente à la courbe à la date t.

Au cours du temps les pentes des tangentes diminue, donc dA(t)/dt également.

La vitesse étant proportionnelle à dA(t)/dt, au cours du temps v(t) diminue.

Pour t₁ > t₀, la pente de la tangente diminue donc v₀ > v₁

t_1/2

3.6.2. Au cours du temps la concentration en réactif diminue donc la vitesse de réaction diminue également.

3.6.3

v(0) = 2,6x10^-3 mol.L^-1.min^-1

Vidéo

3.7.1. Vidéo

Pour t > 20 min, A = Af

Graphiquement, A_f = 1,45

or A_f = k.[I₂]_f = k.x_f/V_tot,

3.7.2. Exercice du chapitre 4: voir la définition du tau d’ dans ce chapitre.

La solution de lugol a été diluée 10 fois :

La transformation est totale car x_f = x_max.

3.8. Le temps de demi-réaction est la durée nécessaire pour que l'avancement atteigne la moitié de sa valeur finale ;

x(t_1/2 ) = x_f / 2.

L'avancement x est proportionnel à l'absorbance : A = k.[I₂]_f = k.x/V_tot

pour x = x_f alors A= A_f, pour x( t_1/2) = x_f/2 alors A(t_1/2) = A_f / 2.= 1,46 /2 = 0,73

Au point d’ordonnée A(t_1/2) correspond l’abscisse t_1/2 = 2 min.

3.9. Conclusion:

La transformation chimique utilisée pour un titrage direct doit être totale et rapide.

La réaction H₂O₂(aq) + 2 I ^–(aq) + 2 H₃O⁺(aq) = I₂(aq) + 4 H₂O()

est totale, mais lente : on ne peut pas l’utiliser pour un titrage de l'eau oxygénée.