Cinétique absurde
Publié : 18/01/2015, 16:28
Chers amateurs de logique chimique,
Est-ce que quelqu'un peut m'expliquer un résultat bizarre que j'ai obtenu en personne au labo ? Je cherchais une manip simple et rapide illustrant une cinétique simple, et n'exigeant ni pH mètre et ni autre appareil coûteux, et pouvant être exécutée par des élèves de niveau préuniversitaire.
J'ai pris un bêcher avec un mélange 25 mL éthanol + 25 mL eau. Je mets quelques gouttes de bleu de bromothymol, puis 1 mL de NaOH 0.1 M, soit 0.1 mmole NaOH. Je maintiens le tout sous agitation constante. La solution est bleue. Je prépare d'autre part quelques seringues remplies toutes de 1 mL de NaOH 0.1 M (0.1 millimole NaOH).
Je m'équipe d'un chronomètre et je l'enclenche au moment où j'injecte 1 mL de chlorure de tertio-butyle (env. 10 mmol, soit 100 fois plus de mole que NaOH) et j'attends. Le dit chlorure s'hydrolyse en SN1 en formant du tertiobutanol et du HCl. Au bout de 70 s., il doit s'être formé assez de HCl pour détruire NaOH et la solution bleue passe subitement au jaune. Sans perdre de temps, j'injecte à nouveau 1 mL de NaOH 0.1 M, et j'attends. La décoloration se produit cette fois au bout de 35 s. Je sais. C'est absurde, mais c'est ainsi. Sans attendre je réinjecte 0.1mmol de NaOH. la décoloration se produit cette fois au bout de 28 s. Plus le temps passe, plus la réaction s'accélère, alors qu'elle devrait au contraire rester pareille, voire diminuer très légèrement. A chaque adjonction de 1 mmol de NaOH, le temps de décoloration diminue, pour se stabiliser vers 18 à 20 s dès le 5ème addition. C'est difficile d'être précis, avec des temps si courts.
Cette accélération de la vitesse de réaction me paraît inexplicable, me semble-t-il.
Y a-t-il un phénomène d'auto-catalyse ? Lequel ? Est-ce dû au tertiobutanol ? Est-ce dû aux ions Cl- ? la présence des ions Cl- est en effet la seule chose qui change nettement entre le début et la 1ère, puis les injections suivantes.
Pour m'en assurer, j'ai repris toute l'expérience en ajoutant 1 g NaCl au début de l'expérience. Cela accélère tout le processus. La première décoloration se produit au bout de 39 s, puis 25, 22, et se stabiliser vers 17 à 20 s.
Est-ce que l'un des lecteurs aurait une idée pour un début d'explication ?
Est-ce que quelqu'un peut m'expliquer un résultat bizarre que j'ai obtenu en personne au labo ? Je cherchais une manip simple et rapide illustrant une cinétique simple, et n'exigeant ni pH mètre et ni autre appareil coûteux, et pouvant être exécutée par des élèves de niveau préuniversitaire.
J'ai pris un bêcher avec un mélange 25 mL éthanol + 25 mL eau. Je mets quelques gouttes de bleu de bromothymol, puis 1 mL de NaOH 0.1 M, soit 0.1 mmole NaOH. Je maintiens le tout sous agitation constante. La solution est bleue. Je prépare d'autre part quelques seringues remplies toutes de 1 mL de NaOH 0.1 M (0.1 millimole NaOH).
Je m'équipe d'un chronomètre et je l'enclenche au moment où j'injecte 1 mL de chlorure de tertio-butyle (env. 10 mmol, soit 100 fois plus de mole que NaOH) et j'attends. Le dit chlorure s'hydrolyse en SN1 en formant du tertiobutanol et du HCl. Au bout de 70 s., il doit s'être formé assez de HCl pour détruire NaOH et la solution bleue passe subitement au jaune. Sans perdre de temps, j'injecte à nouveau 1 mL de NaOH 0.1 M, et j'attends. La décoloration se produit cette fois au bout de 35 s. Je sais. C'est absurde, mais c'est ainsi. Sans attendre je réinjecte 0.1mmol de NaOH. la décoloration se produit cette fois au bout de 28 s. Plus le temps passe, plus la réaction s'accélère, alors qu'elle devrait au contraire rester pareille, voire diminuer très légèrement. A chaque adjonction de 1 mmol de NaOH, le temps de décoloration diminue, pour se stabiliser vers 18 à 20 s dès le 5ème addition. C'est difficile d'être précis, avec des temps si courts.
Cette accélération de la vitesse de réaction me paraît inexplicable, me semble-t-il.
Y a-t-il un phénomène d'auto-catalyse ? Lequel ? Est-ce dû au tertiobutanol ? Est-ce dû aux ions Cl- ? la présence des ions Cl- est en effet la seule chose qui change nettement entre le début et la 1ère, puis les injections suivantes.
Pour m'en assurer, j'ai repris toute l'expérience en ajoutant 1 g NaCl au début de l'expérience. Cela accélère tout le processus. La première décoloration se produit au bout de 39 s, puis 25, 22, et se stabiliser vers 17 à 20 s.
Est-ce que l'un des lecteurs aurait une idée pour un début d'explication ?