avancement

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Chap 4: Pigments, colorants

C.4.3: Transformation chimique et avancement, sa description

On reconnaît une transformation chimique au fait que lorsqu'on mélange des espèces chimique. Il y avait disparition de certaines et apparition d'autres espèces chimique.

Et à décrire cette transformation chimique par le relevé pour l'état initial et l'état final de la Pression, Température, de la Nature et de la Quantités des différentes espèces présentent dans le système chimique.

1)Transformation des ions iodures au contact des ions peroxodisulfates

Les ions iodures sont les ions qui ont une formule brute: ....................

Les ions peroxodisulfate: ....................

L'état final verra l'apparition des espèces diiodes (une espèce colorée), et des ions sulfate .



2)Modélisation macroscopique: équation bilan

Au niveau macroscopique, toute transformation chimique va pouvoir être décrite, modéliser par ce que l'on appelle une réaction chimique. Cette réaction chimique étant elle même décrite par une équation bilan. Qui est sur la photo ci-dessous.



Lorsque l'on écrit une équation bilan, on doit respecter un certain nombre de règle, le fait que les éléments chimique lors d'une transformation ne disparaisse, n'apparaisse jamais. Ils sont conservés en genre et en nombre.

On a conservation de la charge électrique.



3)Comment lire une équation bilan ? (stoechiométrie d'une équation)

Pour lire une équation bilan il faut la lire aux proportions.

Il faut exprimer le fait que cette transformation par exemple consomme deux fois moins d'ion peroxodisulfate qu'elle ne produit d'ion sulfate.

On peut aussi dire que la transformation chimique consomme deux fois plus d'ion iodure qu'elle ne produit diiode.

Ou alors que la transformation produit deux fois plus d'ion sulfate de de diiode.

Pour chaque couple que vous pouvez former (réactif-réactif, réactif-produit, produit-produit), vous devez être capable de lire au proportion ce qui se passe lorsque la transformation chimique s'opère.



4)Les proportions stoechiométriques

Les proportions stoechiométriques sont celle de l'équation bilan, celle qui respectent l'équation bilan.

Lorsque l'on vous demande si un mélange a été fait dans les proportions stoechiométriques, il suffit de voir si le mélange a été fait dans des quantités qui respectent celles de l'équation bilan, ou en tout cas celle des proportions de l'équation bilan.

Par exemple ici, il faudra mettre 2 fois plus d'ions que ions peroxodisulfate pour que le mélange initial soit dans les proportions stoechiométriques.



Par exemple si l'on représente dans ce bêcher, symboliquement des quantités d'ions iodure par des triangles et des quantités d'ions peroxodisulfate par des cercle jaune.

Si ceci est l'état initial on pourra dire que cette état initial se trouve dans les proportions stoechiométriques puisque nous aurons 12 mol d'ions iodure pour seulement la moitié moins 6 mol d'ions peroxodisulfate.

Le mélange initial sera dans les proportions stoechiométriques.



5)Comment déterminer l'évolution d'un système chimique ?

Comment suivre un système chimique au cours de la transformation de l'état initial jusqu'à l'état final ?

Grâce à une grandeur et un outil. Cette grandeur c'est l'avancement molaire x, et cet outil c'est le tableau d'avancement.

L'avancement molaire est une quantité de réactif consommée dans un état intermédiaire quelconque.

L'outil c'est le tableau d'avancement, il se présente comme suit. Vous avez l'équation de la réaction, les 3 types d'états (Initial, Intermédiaire, Final) pour lequel on va associer un avancement x.

Imaginons qu'à l'état initial que nous ayons une quantité n i de chacun des réactifs présent initialement. Et aucun produit. Dans n'importe quel état intermédiaire X, si X est une quantité de réactif consommée. On va par exemple écrire que pour l'ion peroxodisulfate, si X mol d'ion peroxodisulfate sont consommer à l'état intermédiaire, il en restera dans cette état là: Il sera apparu autant de Diiode qu'il aura été consommer d'ion peroxodisulfate ( autrement dit X), et il sera apparu 2 fois plus d'ion sulfate qu'il aura été consommer d'ion peroxodisulfate. Nous aurons consommer 2 X mol d'ion iodure si il y a eu consommation de X mol d'ion peroxodisulfate.

6)Qu'est-ce qui limite l'avancement d'une transformation chimique ?

Ce qui fait qu'une transformation chimique prend fin, c'est l'épuisement de l'un des 2 réactifs Un des deux réactifs va s'épuiser au cours de la transformation chimique et ce réactif on va l'appeler le réactif limitant parce qu'il va limiter par son épuisement, l'avancement de la transformation modéliser par la transformation chimique.

Un exemple concret:

Prenons 8 moles initialement d'ions iodure et 6 moles d'ions peroxodisulfate.

Hypothèse: Il s'agit de celui qui a été introduit en plus faible quantité, donc les ions peroxodisulfate. Imaginons qu'il s'épuise totalement et que donc il y a eu consommation de 6 moles d'ions peroxodisulfate au cours de la transformation. Si nous avons consommer 6 moles d'ions peroxodisulfate nous aurions dû consommer 2 fois plus d'ions iodure autrement dit 12 moles. Or il n'y en avait que 8 moles initialement. Ce qui rend impossible l'épuisement totale des ions peroxodisulfate.

Les ions peroxodisulfate n'est pas le réactif limitant ici, il va s'agir des ions iodure.

Pour le vérifier, imaginons donc que les ions iodure s'épuisent totalement à l'état final. On a donc eu consommation de 8 mol d'ions iodure. Et en résolvant la petite équation en une inconnue en X. Nous trouvons dans ce cas la X max = 4 mol.Nous pouvons calculer les quantitées final des autres réactifs et produit.Si nous savons que nous avons consommer 8 mol d'ions iodure, l'équation de la réaction lu aux proportion nous dit que nous avons dû en consommer 2 fois moins d'ions peroxodisulfate, autrement dit 4 mol. Il restera 2 mol d'ion peroxodisulfate dans l'état final. De la même façon pour les produits. Si nous avons consommer 8 mol d'ions iodure, nous avons produit 2 fois moins de diiode autrement dit 4 mol.

Et pour les ions peroxodisulfate, il y a production d'autant d'ions sulfate qu'il y a eu consommation d'ions iodure autrement dit 8 mol.

Ce que l'on peut dire en conclusion. C'est que l'état final du système chimique dépend de son état initial et de sa stoechimétrie.