Les proportions d'un catalyseur

[Morizini]

Bonsoir, quelqu'un pourrait me dire quelles sont les différences entre un catalyseur en excès, en quantité catalytique, à chaud, à froid, concentré, dilué... Je m'y perd.
Merci par avance !
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[HarleyApril]

Bonsoir

Catalyseur en excès, je ne vois pas trop ... ne serait-ce pas réactif en excès ?

Un catalyseur aide à ce qu'une réaction se fasse et se retrouve à son état initial (= inchangé) après avoir fait son travail. Il n'y a donc pas besoin d'en mettre beaucoup puisqu'il va permettre de transformer plusieurs molécules. On en met donc une petite quantité et bien souvent, dans les exercices, on dit une quantité catalytique.
Exemples :
- estérification en milieu acide : on prend un acide carboxylique et un alcool auxquels on ajoute un peu d'un acide fort tel que l'acide chlorhydrique ou l'acide sulfurique
- hydrogénation : on utilise le dihydrogène en présence de palladium sur charbon. Le palladium est catalytique, en théorie il est comme neuf après la réaction et peut être utilisé pour recommencer une hydrogénation.

Concentré c'est le contraire de dilué. C'est beaucoup de molécules dans un volume. Pour être plus précis, il faut voir le contexte.

Précise un peu le contexte de tes questions, ça permettra de mieux répondre.

Bonne continuation

[Morizini]

Bonsoir, merci pour ta réponse. Mon questionnement vient du fait que dans mon cours, il y ait marqué que pour une nitration, le catalyseur doit être en quantité catalytique. Or à l'exam, je devais dire si une réaction qui paraissait être nitration était réalisable. Cependant à l'exam, il été dit que le catalyseur (H2SO4) était concentré, donc j'ai mis faux. Peux tu m'éclairer sur ce sujet ? Cela est il cohérent ?

[Kemiste]

Bonsoir.

Concentré devait surement se référer à l'acide sulfurique. L'utilisation d'une solution concentrée ne signifie pas que l'espèce est en excès. Tout va dépendre de la quantité utilisée : une goutte, 1 mL, 100 mL... De plus, même si le catalyseur n'est pas en "quantité catalytique" cela ne va pas empêcher, a priori, que la réaction se fasse.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Morizini]

D'accord, merci pour tes explications, c'est plus claire. Bonne soirée !

[noir_ecaille]

Un exemple de réaction catalysée très souvent utilisé en SVT : hydrolyse à chaud de l'amidon en milieu très acide. Vous prenez de l'empois d'amidon, vous ajouter un peu d'acide chlorhydrique concentré et vous faites bouillir : le lugol indique qu'il ne reste plus de fibre d'amylose. Après quoi on demande aux élèves de disserter sur "pourquoi c'est pas comme ça dant notre corps (avec comme conclusion attendu : c'est trop contraignant (bouillant + forte acidité) donc le corps utilise des enzymes pour catalyser la même hydrolyse).

Dans les deux cas, ni l'acide ni les enzymes n'entrent dans l'équation chimique finale : ils ne sont que des catalyseurs de la réaction d'hydrolyse.

[Morizini]

D'accord, merci, c'est intéressant d'avoir des pistes de réflexion !

[champetre]

Bonjour,

Pendant ma thèse, j'ai passé des heures à me battre contre l'expression "en quantité catalytique", qui ne veut rien dire !

Un catalyseur permet ou accélère une réaction, et se retrouve inchangé en fin de réaction, POINT.

On peut en mettre une quantité infime, ou plusieurs dizaines d'équivalents (c'était mon cas, pour une de mes réactions, très classique, catalyseur nécessaire, mais très peu efficace).

[Kemiste]

Je suis d'accord que en "quantité catalytique" ne veut pas dire grand chose en soi. Au fil des années c'est cependant entrer dans le langage courant pour désigner une quantité inférieure à 1 équivalent. Cet abus de langage va perdurer un moment encore je pense... Si on utilise un catalyseur mais en "grande" quantité on n'utilise plus cette expression de "quantité catalytique" même si c'est toujours un catalyseur. On utilise plutôt l'expression "en quantité stœchiométrique".

[noir_ecaille]

Y'a pas un fil sur les unités pifométriques dans nos forums ? Ca semble tout indiqué, non ?

PS : Après une rapide recherche, il ne fait pas partie des épinglés. Dommage...

[Kemiste]

Les "quantités catalytiques" ne sont pas une unité. Ce n'est pas non plus à proprement parlé du "pifométrique" car c'est un abus de langage compris par les chimistes mais dans un protocole la quantité précise est indiquée.

[noir_ecaille]

Ok ok, pour moi ça rejoignait les pincées de sel (unité culinaire jargonnante) du fait que "comprise dans le métier mais pas fixe". Je ne pensais pas que ça serait pris comme une insulte

[Kemiste]

A aucun moment ça n'a été considéré comme une insulte. Le débat ici faisait plutôt référence au terme "catalytique" pour designer des proportions inférieures à 1 eq alors qu'un catalyseur pour être utilisé dans des proportions plus importantes.

[Baal149]

Bonjour,

Pour avoir travaillé dans plusieurs labo de catalyses, j'ai pu voir que le jargon est même un peu plus subtil que ça. On considère qu'un catalyseur, qui idéalement ne va pas se dégrader, doit pouvoir être utilisé en faibles proportions.
Donc on va parler plutôt de proportions catalytiques pour des quantités de catalyseurs <10% par rapport au réactif.
Entre 10 et 100% on parle plutôt de quantités sub-stœchiométriques.
A >100% (>1 éq.) on parle d'équivalent(s).

Pourquoi ne pas utiliser des proportions faibles ? Parce que parfois la réaction est alors trop lente. Et si en plus elle est concurrencée par des réactions secondaires, il est impératif d'adapter les proportions qui peuvent alors devenir très importante.
Ça ne change rien que le catalyseur peut éventuellement être récupérés en totalité.

Dans ton exemple (nitration), ça dépend de la molécule que tu veux nitrés mais l'acide sulfurique est souvent utilisé concentré et en quantité plus importante que l'acide nitrique (après tout dans le mécanisme l'acide nitrique est censé se faire protoné par l'acide sulfurique pour que ça marche, ce qui n'est pas une mince affaire). La séparation derrière étant relativement facile en général (produits et réactifs se trouvent en phase organique tandis que le mélange d'acides en phase aqueuse), les industriels se moquent d'utiliser de très grande quantités de catalyseurs acides (la phase aqueuse est réutilisée).

[Baal149]

Rectification : pour 1 éq., on parle évidemment pas de sub-stochiométrie mais d'un équivalent. On parle aussi de quantités stœchiométriques.

[Morizini]

Bonjour, merci pour toutes vos réponses, tout devient plus clair !