TP Cinétique suivie par conductimétrie

TP − Cinétique suivie par conductimétrie A.O. − Hydrolyse du chlorure de tertiobutyle

Réaction :       R−Cl  +  2 H2O   =   R−OH  +  H3O+  +  Cl
Quantité de chlorure de tertiobutyle RCl initiale :
On prélève 2 mL de solution contenant 4 g de RCl dans 1 L,
soit une masse : m (RCl)i  =   =  8.10−3 g
soit la quantité : n (RCl)i  =         soit      n (RCl)i  =  8,65.10−5 mol.

Quantité d’eau initiale 
On dispose d’environ 80 cm3 d’eau, soit une masse d’eau meau ≈ 80 g,
soit la quantité : n (H2O)i  =     soit   n (H2O)i  ≈  4,4 mol   donc l’eau est en très grand excès.

Tableau d’avancement de la réaction quantitative

Bilan en mol          R−Cl         +      2 H2O   =          R−OH        +          H3O+        +           Cl
État initial 8,65.10−5 mol 4,4 mol 0 ≈ 0 0
État à l’instant t 8,65.10−5 − x 4,4 − x x x x
État final à t = ∞
x = xmax
8,65.10−5 − xmax
≈ 0
4,4 − xmax
≈ 4,4 mol
xmax
= 8,65.10−5 mol
xmax
= 8,65.10−5 mol
xmax
= 8,65.10−5 mol

Concentrations ioniques finales à t = ∞ , dans un volume de solution Vsol = 82 mL = 82.10−6 m3 :
[H3O+]max  =  [Cl]max  =   =  1,055 mol.m−3.
Conductivité de la solution à l’instant t :      σt  =  [H3O+]t   +  [Cl]t  =  y ( + )
où y est l’avancement volumique de la réaction à l’instant t :   y =
Conductivité de la solution à l’instant t = ∞ :   σmax = ymax ( + )
où   ymax =  =  1,055 mol.m−3.
Sachant que = 0,035 S.m2.mol−1 et = 0,0076 S.m2.mol−1 (conductivités molaires ioniques),
on en déduit la valeur théorique
σmax  =  1,055 × (0,035 + 0,0076) = 0,045 S.m−1  =  45 mS.m−1  =  450 μS.cm1.
En fait, la conductivité maximale de la solution sera bien inférieure à cette valeur. En effet celle-ci est calculée à partir des conductivités molaires ioniques limites, données par les tables, et qui ne sont valables qu’à dilution infinie.
Le choix du calibre 400 μS.cm1 (correspondant à 40 mS.m1) pour les mesures est donc bien suffisant.

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