[Chimie][L1] cinétique chimique 2 : formation de l'eau

[invite2c6a0bae]

Bonjour à tous

Exercice tiré de CCP PC 2005 :
la synthèse de l'eau vapeur à partir de H2 et O2 a lieu sous irradiation lumineuse, d'intensité I₀, je mets les réactions en pièce jointe.

S_paroi étant la surface de la paroi du réacteur, k_i les constantes de vitesses

questions :
1/ Quels sont les intermédiaires réactionnels ? précisez leur charge.

2/ montrer que ce mécanisme est une chaîne ramifiée.

3/ Que dire de la dernière étape ? citer au moins un matériaux susceptible d'absorber l'hydrogène.

En appliquant l'AEQS aux intermédiaires réactionnels, montrer que la vitesse de formation de l'eau s'exprime en fonction de la concentration en dioxygène selon :

Bon courage

François
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[FonKy-]

C'est quoi la marque de ton scanner que je l'ajoute sur ma liste des marques bannies (humour ^^)

Merci pour ton exo je le chercherai ce soir

Bye

edit: tu peux expliquer le hv ?

[invite2c6a0bae]

ce n'est pas un scanner mais un APN(d'ailleur très bon, si tu veux je te fille une macro et une photo de la lune en privé ), je n'ai pas de scanner, je fais avec ce que j'ai. une fois que c'est lisible.

c'est h la constante de Planck, c'est juste pour indiquer qu'il y a un rayonnement lumineux.

[invite3beef151]

Salut .. alors voici les réponses du débutant

1) Les intermédiaires réactionnels sont HO2°, HO° et H°. Ce sont des radicaux libres c'est-à-dire des atomes ayant un électron célibataire sur leur couche de valence.

2) C'est un mécanisme de chaîne car l'intermédiaire H°, une fois créé, peut se régénerer par d'autres réactions élémentaires.
Mécanisme réactionnel :
Initiation : H2 -> 2H°
Propagation : constitué des réactions 2, 3 et 4 qui réalisent la réaction bilan en conservant le nombre de radicaux libres.
Terminaison : H° + paroi -> Hparoi

3) La dernière étape permet de détruire les radicaux libres. H° se fixe à la paroi via son électron célibataire.
Le sulfure de zinc peut absorber l'hydrogène ... car le sulfure est un chalcogène ?!? Enfin je dis ça mais au pif lol

4) Pff vu l'équation, je me suis dit que je devais m'entraîner encore plus .. enfin déjà mieux comprendre le cours LOL pour pouvoir entamer cette question !!
Je sais déjà qu'il faut appliquer l'AEQS à H°, à HO2° et à HO° ... (est-ce que je suis sur le bon chemin déjà ?? )

d[H°]/dt = 2 v1 - v2 + v3 + v4 - v5 = 0
d[HO2°]/dt = v2 - v3 = 0
d[HO°]/dt = 2 v3 - v4 = 0

J'en ai déduit que v2 = v3 et que 2 v1 = v5 - 4 v2

La vitesse globale de la réaction est (selon moi ) :
v = d[H2O]/dt = v4 = 2 v3 = 2 v2 = 2 k2 [H°] [O2]

Après blocage ...

Enfin, j'espère déjà que ce que j'ai fait est bon MDR ... c'est dur de s'exercer sur un truc que l'on a jamais vu auparavant !!

Et dire que c'est du niveau de L1 .... snif ...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2c6a0bae]

C'est super pour un débutant !!

pour la premeire question, precise donc la charge, vas jusqu'au bout.

Ensuite, en gros, si c'est linéaire, les reactifs de la propagation sont conservés, or, ici, ils ne le sont pas ... donc c'est ramifié

Pour l'elimination,

 Cliquez pour afficher

je ne pense pas que ce soit le sulfure de zinc, mais plutot du paladium, ou nikel, platine ...

Enfin, tu n'es plus loin pour la derniere question :

exprime [H°] en fonction de chose dans l'equation demandé.

je te donne une aide :

 Cliquez pour afficher

v_1=k_1 I_0, c'est à savoir, ca s'invente pas, mais c'est logique, plus tu mets une grosse lumière plus ca ira vite ^^

Allez, t'as presque fini

PS : J'ai mis L1 parce que j'ai vu ca au mois de septembre de ma premiere année de prépa PCSI, mais en fac, c'est L2-L3

[invite3beef151]

J'ai trouvéééééé !!!
Par contre, je ne sais pas si c'est la bonne méthode ^^ ... mais le résultat est le bon !! LoL

Alors je reprend (avec les égalités trouvées précédemment) :
d[H]/dt = 2 v1 - v2 + v3 + v4 - v5 = 0
Or -v2 + v3 = 0 d'où 2 v1 + v4 - v5 = 0
Or v4 = 2 v2
Soit d[H]/dt = 2 v1 + 2 k2 [H°][O2] - v5 = 0
ou d[H]/dt = 2 k1. Io + 2 k2[H°][O2] - k5.[H°] = 0
2 k1. Io = k5.[H°] - 2 k2[H°][O2]

Petite astuce de ma part , j'ai décidé de multiplier de part et d'autre par v soit d[H2O]/dt
On obtient alors :
(d[H2O]/dt).2 k1. Io = (d[H2O]/dt).(k5.[H°] - 2 k2[H°][O2])
Soit v = d[H2O]/dt = 2 k2 [H°] [O2] (cf au-dessus)
2 k2 [H°] [O2]. 2 k1. Io = v [H°] (k5 - 2 k2 [O2])

On retire de chaque côté les [H°]
Soit 2 k2 [O2]. 2 k1. Io = v (k5 - 2 k2 [O2])
On obtient enfin le résultat final
v = (4.k1.k2.Io[O2]) / (k5 - 2 k2 [O2])

Par contre, je ne comprend pas pourquoi tu m'as donné comme indice le fait que lorsqu'on met une grosse lumière, plus ça va vite. J'en ai déduit que k1 >> k2 mais je ne voyais pas à quoi ça me servait ...

Je n'ai pas compris aussi comment tu as justifié le faites que ce soit ramifié ... pourrais-tu me donner un contre-exemple ?? Je suis désolé de te demander cela m'enfin ... pas besoin de répondre si tu veux ...

Par contre, pour préciser la charge, vu que c'est un radical libre, il possède un électron célibataire donc c'est négatif ??!! (Je pense que c'est faux car je crois bien qu'un radical libre n'est pas un ion donc pas chargé ...) .. Je dirais donc au final que la charge est nulle ... ^^ (super convaincu MDR)

Enfin, je suis content d'avoir fini cet exercice qui me paraissait bien difficile vu le manque de connaissances que j'ai en chimie !!!

[invite2c6a0bae]

J'ai trouvéééééé !!!
Par contre, je ne sais pas si c'est la bonne méthode ^^ ... mais le résultat est le bon !! LoL

Alors je reprend (avec les égalités trouvées précédemment) :
d[H]/dt = 2 v1 - v2 + v3 + v4 - v5 = 0
Or -v2 + v3 = 0 d'où 2 v1 + v4 - v5 = 0
Or v4 = 2 v2
Soit d[H]/dt = 2 v1 + 2 k2 [H°][O2] - v5 = 0
ou d[H]/dt = 2 k1. Io + 2 k2[H°][O2] - k5.[H°] = 0
2 k1. Io = k5.[H°] - 2 k2[H°][O2]


STOP !!! TOUT CE QUI SUIT EST INUTILE

Petite astuce de ma part , j'ai décidé de multiplier de part et d'autre par v soit d[H2O]/dt
On obtient alors :
(d[H2O]/dt).2 k1. Io = (d[H2O]/dt).(k5.[H°] - 2 k2[H°][O2])
Soit v = d[H2O]/dt = 2 k2 [H°] [O2] (cf au-dessus)
2 k2 [H°] [O2]. 2 k1. Io = v [H°] (k5 - 2 k2 [O2])

On retire de chaque côté les [H°]
Soit 2 k2 [O2]. 2 k1. Io = v (k5 - 2 k2 [O2])
On obtient enfin le résultat final
v = (4.k1.k2.Io[O2]) / (k5 - 2 k2 [O2])

Reprends simplement l'espression que j'ai souligné en noir, tu vois que tu as bien H° en fonction des choses qui sont dans l'expression de l'enoncé
factorisé par H° et tu l'isoles et c'est joué

Par contre, je ne comprend pas pourquoi tu m'as donné comme indice le fait que lorsqu'on met une grosse lumière, plus ça va vite. J'en ai déduit que k1 >> k2 mais je ne voyais pas à quoi ça me servait ...

Je n'ai pas compris aussi comment tu as justifié le faites que ce soit ramifié ... pourrais-tu me donner un contre-exemple ?? Je suis désolé de te demander cela m'enfin ... pas besoin de répondre si tu veux ...

Par contre, pour préciser la charge, vu que c'est un radical libre, il possède un électron célibataire donc c'est négatif ??!! (Je pense que c'est faux car je crois bien qu'un radical libre n'est pas un ion donc pas chargé ...) .. Je dirais donc au final que la charge est nulle ... ^^ (super convaincu MDR)

Enfin, je suis content d'avoir fini cet exercice qui me paraissait bien difficile vu le manque de connaissances que j'ai en chimie !!!

Ce n'est pas une remarque sur k1 et k2 en fait, car cela ne dépand que de la reaction et des conditions, ici, je parlais de I0, plus il est grand (ie entre la lumiere d'une lampe de poche et d'une lampe halogène pr faire une image), pus ca ira vite

Je n'arrive pas à trouver un méca linéaire , mais dès que je trouve, je te le montre,

ah, si c'est bon, ouf, et en plus c'est une page de cours, regarde un peu ça, je pense que ca t'aidera, il y a les deux cas lin et ramifié
http://wwwens.uqac.ca/chimie/Cinetiq...ue/CHAP_4.html

Pour la charge, c'est bien neutre, je laisse parler philou21 la dessus, quelqu'un avait le meme probleme que toi :
http://forums.futura-sciences.com/ar...ux-libres.html

Si tu as des questions, n'hésites pas


François

[invite3beef151]

Salut !!

Tout d'abord merci pour les 2 liens, ils sont super intéressants, complets et COMPREHENSIBLES !!

Sinon ..... Eurêka, j'ai trouvééé !! Et là, c'est la bonne méthode LoL

Je reprend :
2 k1. Io = k5.[H°] - 2 k2[H°][O2]
On factorise par le [H°] ^^
2 k1. Io = [H°].(k5 - 2 k2[O2])
Puis :
(1) [H°] = (2 k1. Io) / (k5 - 2 k2[O2])
Or, on sait que (et c'est cela qui ne m'a pas traversé l'esprit alors que c'était écrit noir sur blanc sur ma feuille )
v = d[H2O]/dt = 2 k2 [H°] [O2]
Soit [H°] = v / (2 k2[O2])
On remplace dans l'égalité (1) et c'est finiiii !!
v / (2 k2[O2]) = (2 k1. Io) / (k5 - 2 k2[O2])
d'où :
v = [(2 k2[O2])(2 k1. Io)] / (k5 - 2 k2[O2])
et donc :
v = (4.k1.k2.Io[O2]) / (k5 - 2 k2 [O2])

Disons que je m'étais pris la tête pour pas grand chose

Sinon pour les charges des radicaux libres, après avoir vu qu'elle pouvait être neutre, positif ou négative :
- OH° : neutre
- HO2° : positif car manque d'électrons (2)
- H° : négatif car excès d'électrons (1)

Voila, j'espère que cette fois-ci, l'exercice est bien bouclé

Pour les questions, j'en ai pas pour le moment LoL ... tu es sauvé !! ^^

[invite2c6a0bae]

nikel pour le calcul.

pas d'accord avec HO2° et H°

je t'explique : H+ est positif, il lui manque un e-
Maintenant, si je mets un °, je lui en rajoute 1 d'electron, donc il est neutre ...

Enfin, Pour HO2°, tu peut t'aider du peroxyde d'hydrogène (ou eau oxygénée) (H2O2) ...

Je ne sais pas si tu as fait beaucoup d'orga, mais en orga, on fait des mécanismes de ce type, mais avec des especes organiques (logique), et le mécanisme, lorsqu'une liaison est rompue, on fait des fleches à 1 barbe :

ce qui montre bien que c'est un électron qui s'en va, alors que montre c'est une liaison ...

[invite3beef151]

ok ... je comprend mieux maintenant ... enfin grâce à ton exemple avec le H°

H2O2 -> HO2- + H+

HO2- est négatif, il a un excès d'électron. Donc, en rajoutant le °, on lui ajoute un électron. Il a donc 2 électrons en excès.
HO2 est donc négatif.

J'espère que c'est ça

Pour la chimie orga, j'en ai fait pas mal mais il faut que je m'y remette. Le second semestre et les vacances m'ont fait oublié tout ça

Je verrais ça ce soir car là c'est VaMoS a La pLayA oOoOooo

En tout cas, merci pour ton aide !!!

[invite2c6a0bae]

H2O2 -> HO2- + H+

HO2- est négatif, il a un excès d'électron. Donc, en rajoutant le °, on lui ajoute un électron. Il a donc 2 électrons en excès.
HO2 est donc négatif.

J'espère que c'est ça

Hum... nam

je vais appuyer mon discours sur ma piece jointe.

1/ j'ai mon peroxyde
2/ je le split comme d'hab en représentant bien les doublés.
3/, je gicle un electron de sorte a avoir ce que je veux, et il n'y a pas de charge
J'ai mis l'electron sur le H+, comme ca ca me donne un H° de tout a l'heure (oué je gère je rigole).

Ca va mieux ?

je pense que le plus simple c'est de faire un schéma, H, HO, ca va de tete, apres, mieux vaut ne pas se compliquer la vie.

François

[invite3beef151]

Snifff ... désolé d'être aussi nul ... m'enfin là j'ai mieux compris (enfin !!!!!) et là c'est vraiment sûr

Je te remercie pour ton aide et ta patience LoL et tes supers pièces jointes.

A un prochain exercice j'espère !!

On peut enfin dire que l'exercice est terminé là ... non ??? ^^

[invite2c6a0bae]

Snifff ... désolé d'être aussi nul ... m'enfin là j'ai mieux compris (enfin !!!!!) et là c'est vraiment sûr

Je te remercie pour ton aide et ta patience LoL et tes supers pièces jointes.

A un prochain exercice j'espère !!

On peut enfin dire que l'exercice est terminé là ... non ??? ^^

Tu n'es pas nul voyons

très bien, oui, je pense que l'on peut dire que l'exo est clos, maintenant, si une autre personne (ou un alien, ca fera toujours une expérience de plus dans les labos de FS ) a un problème, on reste ouvert, of course


François

[invite3beef151]

Merci

En tout cas, si tu as d'autres exercices en cinétique, thermochimie ou cristallo (les chapitres que je viens de voir ...), je suis partant !!

C'est super sympa de bosser à plusieurs !!

[invite33e3d58b]

c'est bizarre cet exo est tombé au concours ccp pc 2009

je dois le faire en dm^^

[invite25c28152]

À propos de cet exercice quelqu un aurait il des valeurs des ki
Les constantes cinétiques ? Merci tout plein !!!