Tp Catalyse

[anne.bak]

Bonjour,

j'ai quelques problèmes avec des tp :

1) Peut-on obtenir un rendement supérieur à 66% dans le cas d'une estérification catalysée par H+ et chauffée ?

2) J'ai effectué la réduction de l'eau oxygénée par les ions tartrates, catalysée par les ions cobalt Co2+. La solution, rose au départ à cause des ions cablat, vire au vert à la fin. Je ne vois pas d'où vient cette coloration ? Est-ce qu'une partie des ions cobalt a été oxydée ou réduite ?

3) J'ai effectué cette manip sur la réaction entre l'eau oxygénée et les ions iodure :

H2O2 + 2I- + 2H+ => I2 + 2H2O.

On place dans un bécher : KI, thiosulfate et amidon et un catalyseur (molybdate). Au temps t=0, on ajoute l'eau oxygénée. Le diiode produit est aussitôt consommé par le thiosulfate. Au bout d'un certain temps (donc quand tout le thiosulfate a réagi), il y a apparition d'une coloration bleue/noire (amidon + I2). On note le temps d'apparition de la coloration pour différentes concentrations de réactifs et pour différentes concentrations de catalyseur.

Je sais que la vitesse de la réaction dépend de la concentration des réactifs mais aussi de la concentration du catalyseur.

Je connais les concentrations initiales de tous mes réactifs.

On me demande d'en déduire l'énergie d'activation de la réaction non catalysée et celle de la réaction catalysée. Je ne vois pas du tout comment faire.

Pour information, ce tp est tiré de Journal of Chemical Education, volume 76, numéro 12, décembre 1999.

merci de votre aide.

PS : Dans une manip, j'ai introduit 3 gouttes d'eau oxygénée (au compte gouttes) et je dois calculer le nombre de moles (approximatif). A quel volume cela correspond ?

PPS : je recherche des réactions de catalyse sélective (autres que l'éthanol avecc Al2O4 ou Cu)

merci beaucoup.

[michael03]

Pour la couleur verte du cobalt, c'est du au passage de l'ion Co2+ (rose) à l'ion Co3+ (vert)

Pour ta catalyse, si tu traces les coordonnées de ta réaction en fonction de l'Energie libre tu dois remarquer que la courbe de la réaction non catalysée est plus élevée que celle qui est catalysée. Pendant ta réaction, tu as un complexe qui doit se formé et c'est ce dernier qui fait abaisser l'énergie libre de ta réaction catalysée.

Pour les 3 gouttes de liquides on équivaut généralement une goutte à 0,1 mL...mais ce n'est pas précis du tout, ça dépend de la nature du liquide, de sa densité...

[anne.bak]

merci,

Pour les ions cobalt, est-ce qu'on peut considérer qua c'est vraiment unn catalyseur vu qu'il réagit (on a du Co3+ à la fin et pas du Co2+).

pour la catalyse, comment est-ce que je peux calculer l'énergie libre (je suis pas très forte en thermo ...) ?

[michael03]

tu dois bien avoir quelques parts des données sur les enthalpies et entropies...et tutti quanti...

Pour le cobalt, je pense qu'il vaut mieux ne pas en tenir compte, car ta principale réaction se passe entre l'eau oxygénée et les ions tartrate. Si tu mets le cobalt, tu vas t'emmeler les pinceaux....mais je ne sais pas ce qu'on te demande comme question, peut être qu'il faut que tu en tiennes compte...

[anne.bak]

merci !!

en fait il n'y a pas vraiment de questions : on choisit les manips que l'on veut faire sur un thème donné (pour moi la catalyse).

Mais on a fait une autre expérience où on montrait (qualitativement) que le catalyseur était toujours présent à la fin de la réaction.

Ici, le cobalt a été oxydé, donc je me demande si on peut le considérer comme catalyseur vu qu'il n'est pas exactement sous la même forme à la fin.

Pour l'énergie libre, j'ai bien fait quelques calculs, mais on avait toujours une variation de température, de volume ou de pression et on intègre des nC_p dT + PdV, des trucs dans le genre.

Ici, je connais juste les quantités de réactifs que j'ai mis au départ, et le temps d'apparition de la coloration. Donc je sais pas trop quelles variables utiliser.

[michael03]

Dans ces cas là, ne considère pas l'ion cobalt comme catalyseur. En fait dans cette réaction il doit être un catalyseur sans passivité, donc actif à ta réaction.

Pour ton deuxième problème, si tu dois tenir compte d'une variable, tiens compte de celle du volume, car je ne pense pas que la température et la pression intéragissent beaucoup sur ta réaction.

Bon courage

A+

[anne.bak]

merci !

le problème, c'est que dans le protocole, on ne mesure aucune variation de volume, juste le temps d'apparition de la coloration.

Le protocole est en anglais, donc j'ai peut être mal compris quelque chose

Ce que j'ai compris, c'est qu'en appliquant la loi d'arrhénius, on peut retrouver les energies d'ativation. Mais comme le temps n'intervient pas directement dans la loi d'arrhénius, je vois pas comment on peut faire.

Voilà le protocole (je n'ai pas réussi à le mettre en fichier joint) :

the experiment :

The reaction is a variation of the familiar iodine clokc reaction :

H2O2 + 2I- + 2H+ -> I2 + 2H2O.

For each reaction mixture studied, the initial reaction rate will be determined by adding starch and a small known quantity of sodium thiosulfate to the iodide ion solution before adding H2O2.

Upon mixing H2O2 with the iodide ion solution, the molecular iodine initially produced is immediately consumeed by the thiosulfate : I2 + 2S2O3(2-) -> 2I- + S4O6(2-)

After the small known quantity of thiosulfate is exhausted, the iodine produced will form a complex with the starch, producing a blue color.

The interval between the final reagent mixing and the first appearance of a blue color provides the time data of the mixture.

results and discussion :

Very much to the student's surprise, when they subtract the noncatalysed rate from the overall rate obtained when the catalyst is presen, they find that the catalyzed pathway is slower than the noncatalyzed reaction. ( je n'ai pas compris cette phrase).

The students' first reponse is that perhaps the MoO4(2-) (le catalyseur) is providing an alternative pathway but one of higher activation energy.

Applying the Arrhenius equation, they will find Ea = 53 kJ/mol for the noncatalyzed reaction and 42kJ/mol for the catalyzed reaction. ( comment obtient-on ces valeurs ? ).

Clearly, the catalyzed reaction has a lower activation energy, so why is it slower ? (je ne comprends pas ce passage, expérimentalement j'ai trouvé que la réaction catalysée était + rapide que la non catalysée).

The concentration of a catalyst must appear in the rate law equation of the catalyzed reaction and this concentration is as important as the activation energy.

Je voudrais déjà être sure d'avoir bien compris ce qui est donné dans le protocole.

Merci d'avance,

PS : joyeux noel !

[michael03]

Je ne parle pas trop "so british"...lol

Tes énergie d'activation tu n'as pas besoin de les calculer alors...??? puisqu'on te les donne. On va dire qu'elles ont été mesurées...admettons...lol

A mon avis, oui tu as bien compris le protocole.

J'ai compris comme toi pour le passage où la réaction catalysée démarre plus rapidement que la non catalysée, mais ne voudraient-ils pas dire, que c'est juste le démarrage qui est seulment accéléré et non la suite de la réaction.

Il y a juste un truc qui me turlupine dans ton énoncé...c'est l'histoire du catalyseur...c'est MoO4...est-ce qu'il ne serait pas actif dans cette réaction? Comme pour Co2+ qui se transforme en Co3+...?

N'y aurait-il pas une histoire de réaction oscillante qui se cacherait derrière tout ça....?

[anne.bak]

ce qui est bizarre, c'est que la coloration apparaît toujours + vite avec catalyseur, quelles que soient les quantités d'eau oxygénée, d'iodure ou de thiosulfate.

Pour les énergies d'activation, comme (d'après le protocole), on peut les calculer gracee à cette expérience, j'aurais voulu vérifier qu'on obtenait à peu près les mêmes valeurs (mais si j'arrive pas à comprendre, je sens que je vais juste l'étudier qualitativement).

Pour le catalyseur, je ne sais pas si il intervient dans la réaction, sans doute vu que d'après le texte il intervient dans l'équation de vitesse.

C'est quoi exactement une réaction oscillante ? (La seule manip oscillante que je connaisse c'est celle de la bouteille bleue)

Parce que je n'ai pas vu de décoloration ensuite dans ma manip...

Est-ce que le fait que ça soit une manip oscillante change quelque chose ?

merci !

[michael03]

En réaction oscillante, il y a aussi les ions iodure avec de l'eau oxygénée et l'acide malonique...je crois ( je ne suis plus trop sur de l'acide, en fait...lol )

Mais par réaction oscillante, je voulais supposer qu'il y avait une compétition entre l'eau oxygénée et ton catalyseur sur les ions iodures. Ce qui effectivement accèlererait ta réaction...mais sans oscillation pour autant...en fait.

Le tout serait de savoir si lorsqu'on arrête l'ajout d'eau oxygénée, est-ce que le catalyseur, seul, produirait du diode...mais je pense que ça devient trop barbare et que ça finirait en quenouille...si on commence à se poser des questions pareilles...lol

PS: mes neurones sont en grèves pour aujourd'hui...lol...ils sont comme tout le monde, ils attendent le petit Papa Nowel... ...Bonne fête à toi et ne pense pas trop au catalyseur cette nuit;....lol

[anne.bak]

Je ne pense pas que le catalyseur puisse entrer en compétition pour produire du diiode : à un moment de la manip, on a oublié d'ajouter l'eau oxygénée et il n'y a jamais eu apparition de couleur. En plus, on mettais trtès peu de catalyseur, je ne pense pas qu'il aurait réussi à consommer tout le KI.

Je crois que je vais essayer de voir un prof à la rentrée pour lui demander des explications, parce que ça commence à devenir vraiment tordu.

encore merci !!

[michael03]

Ne me remercie pas pour ton topic, puisque j'ai été totalement inefficace... J'en ai même honte....

[anne.bak]

mais si merci !!

maintenant je sais d'où vient le changement de couleur avec le cobalt. Et ton idée de réaction oscillante m'a permis de trouver une nouvelle manip' !