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Physique-Chimie · premiere spe

Chapitre 4 — Synthèses, combustions et loi de Beer-Lambert

L'essentiel en 30 secondes

La synthèse chimique suit un protocole précis (chauffage aˋà reflux, etc.). Une combustion est une réaction avec le dioxygène. Le tableau d'avancement permet de suivre l'évolution des quantités de matière et de déterminer le réactif limitant. La loi de Beer−LambertBeer-Lambert relie l'absorbance AA d'une solution aˋà sa concentration cc : A=ε⋅l⋅cA = \varepsilon ·l·c.

Notions clés

Tableau d'avancement
Tableau qui donne les quantités de matière de chaque espèce en fonction de l'avancement x de la réaction.
Réactif limitant
Réactif entièrement consommé en premier, qui fixe l'avancement maximal xmax.
Absorbance (A)
Grandeur sans unité mesurant la quantité de lumière absorbée par une solution à une longueur d'onde donnée.
Chauffage à reflux
Montage qui permet de chauffer un mélange réactionnel sans perte de matière grâce à un réfrigérant à eau.

Formules

Loi de Beer-Lambert

A=ε×l×cA = \varepsilon \times l \times c

Condition : A sans unité, \varepsilon en \text{L·mol}^{-1}\text{·cm}^{-1}, l en \text{cm}, c en \text{mol·L}^{-1}

Avancement maximal

xmax⁡=min⁡(niνi)x_{\max} = \min\left(\frac{n_i}{\nu_i}\right)

Condition : n_i : quantité initiale du réactif i, \nu_i : coefficient stœchiométrique

Combustion complète d'un alcane

CnH2n+2+3n+12 O2→n CO2+(n+1) H2O\text{C}_n\text{H}_{2n+2} + \frac{3n+1}{2}\,\text{O}_2 \rightarrow n\,\text{CO}_2 + (n+1)\,\text{H}_2\text{O}

Condition : Formule générale des alcanes : C_n H_{2n+2}

Rendement d'une synthèse

η=nobtenunattendu×100\eta = \frac{n_{\text{obtenu}}}{n_{\text{attendu}}} \times 100

Condition : \eta en \%, n_{\text{attendu}} = quantité théorique si rendement 100\%

A retenir

  • Le réactif limitant est celui pour lequel ni/νin_i/ν_i est le plus petit.
  • La loi de Beer-Lambert n'est valable que pour des solutions diluées et à une longueur d'onde fixée.
  • Pour déterminer une concentration inconnue par Beer-Lambert : tracer la droite d'étalonnage A = f(c), puis lire c pour l'absorbance mesurée.

Erreurs classiques

Erreur : Oublier les coefficients stœchiométriques dans le tableau d'avancement.

Correction : Chaque quantité varie de νi×xν_i \times x, pas simplement de xx. Toujours multiplier par le coefficient.

Erreur : Donner une unité à l'absorbance A.

Correction : L'absorbance est une grandeur SANS unité.

Erreur : Confondre réactif limitant et réactif en plus petite quantité.

Correction : C'est le rapport ni/νin_i/ν_i qui compte, pas la quantité seule.

Astuce méthode

Pour trouver le réactif limitant rapidement : calcule n/νn/ν pour chaque réactif. Le plus petit rapport donne le réactif limitant et xmax directement.