Contrôle de la vitesse d`une transformation chimique par catalyse

Contrôle de la vitesse d’une transformation chimique par
catalyse
I) DISMUTATION DE L’EAU OXYGENEE
•
L’eau oxygénée ou peroxyde d’hydrogène a pour formule H2O2
•
L’eau oxygénée se décompose spontanément. Au cours de la réaction rédox elle joue le rôle d’oxydant et de
réducteur : on dira que c’est une réaction de dismutation.
•
Les couples à considérer sont : H2O2 (aq)/ H2O(l) et O2(g)/ H2O2 (aq)
Ecrire les deux demi équations puis en déduire l’équation de dismutation.
Cette réaction est très lente. Comment l’accélérer ?
II) CATALYSEURS ET CATALYSE
1) Catalyseurs
•
Un catalyseur est une espèce chimique qui permet d’augmenter la vitesse d’une réaction chimique sans modifier l’état
d’équilibre d’un système chimique.
•
Le catalyseur n’est pas consommé pendant la réaction chimique : il ne figure donc pas dans l’équation chimique.
•
Dans le cas d’un équilibre chimique le catalyseur ne modifie pas la constante d’équilibre K car
il accélère de la même façon les réactions en sens direct et indirect.
•
Un catalyseur ne peut en aucun cas rendre possible une réaction impossible : le catalyseur ne peut accélérer que les
réactions spontanée.
2) Catalyse
La catalyse est l’action d’un catalyseur sur une transformation chimique.
III)
LES DIFFERENTS TYPES DE CATALYSES
1) Catalyse homogène
a)
Définition
Une catalyse est homogène lorsque toutes les espèces chimiques, y compris le catalyseur, appartiennent au même état
physique (liquide ou gazeux)
b)
Mécanisme de la catalyse homogène.
En catalyse homogène le catalyseur est consommé au cours d’une première étape puis régénéré au cours d’une étape
ultérieure.
c)
Exemple :
1)
On verse dans un bécher de l’eau oxygénée. Que se passe-t-il ? Interpréter.
2)
Puis on ajoute des cations Fe (aq) .
3+
a)
Observation
b)
Interpréter
c)
De quel type est cette catalyse ?
d)
Ecrire l’équation de la dismutation de l’eau oxygénée.
2) Catalyse hétérogène
a)
Définition
Une catalyse est hétérogène lorsque le catalyseur et le mélange réactionnel forment de phases différentes. Le catalyseur est
généralement solide et le mélange réactionnel est soit liquide soit gazeux.
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b)
Mécanisme de la catalyse hétérogène :
La réaction chimique a lieu sur la surface du catalyseur. L’efficacité du catalyseur est d’autant plus grande que sa surface est
élevée. On utilise les catalyseurs sous forme de poudre ou de mousse.
c)
Exemple
On verse dans un tube à essai de l’eau oxygénée.
Puis on introduit un clou en fer
a)
Observation
b)
Interpréter
c)
De quel type est la catalyse ?
d)
Ecrire l’équation de la dismutation de l’eau oxygénée.
3) Catalyse enzymatique ((voir cours SVT )
a)
Définition
La catalyse est réalisée par une enzyme. Une enzyme est une protéine élaborée par les systèmes vivant.
b)
Exemple
On verse dans un tube à essai de l’eau oxygénée.
Puis on introduit un morceau de viande
IV)
a)
Observation
b)
Interpréter
c)
De quel type est la catalyse ?
d)
Ecrire l’équation de la dismutation de l’eau oxygénée.
SELECTIVITE DES CATALYSEURS
1) Définition
Pour un système susceptible d’évoluer selon plusieurs réactions, un catalyseur est sélectif s’il accélère préférentiellement l’une
d’elle.
2) Exemple
L'évolution de l'éthanol lors de son chauffage dépend du catalyseur utilisé.
1)
A 300°C en présence de cuivre (catalyseur), l'ét hanol subit une déshydrogénation pour donner de l'éthanal.
Ecrire l’équation de déshydrogénation
2)
A 400°C en présence d'alumine (oxyde d'aluminium Al2O3) il subit une déshydratation pour donner de l'éthylène.
Ecrire l’équation de déshydratation.
‘
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