Prise en main

• Dans l'onglet Suivi, choisir une durée d'enregistrement de 30 s.

Ce simulateur permet le suivi cinétique, des réactions de formation et d’hydrolyse des esters dans diverses situations expérimentales. 

Il permet d’avoir à la fois une description du matériel usuel utilisé en chimie organique, et un suivi des quantités de matière des entités chimiques mises en cause.

Pour toute utilisation du simulateur, il faut d’abord choisir dans l’onglet Réaction, la réaction mise en œuvre puis les quantités de matière envisagées à l’état initial du système chimique.

• Choisir par exemple la réaction entre un anhydride d’acide et un alcool avec 2 mol d’anhydride et 1 mol d’alcool. 

• Mélanger les réactifs grâce au bouton « Début de la réaction » situé dans la fenêtre de droite.

• Observer le graphe donnant le tracé de la quantité d'ester formé en fonction du temps.

• Positionner le curseur sur le graphe et lire les informations dans le rectangle jaune.

1. Quelle quantité d'ester s'est-il formé au bout de 30 s ? 

On lit t = 30 s ; nester = 0,925 mol.

2. La réaction peut-elle être considérée comme totale ?

On ne peut pas répondre car le système évolue encore.

• Changer la durée d'enregistrement dans l'onglet Suivi : prendre 5 min. 

3. Répondre à nouveau à la question 2.

La réaction est effectivement totale.

4. Quelle serait l'allure de la courbe donnant l'évolution de la quantité de matière d'acide carboxylique produit en fonction du temps ? 

On peut voir la réponse en cochant dans l'onglet Suivi l'option « Quantité de matière d'acide carboxylique ». 
On constate que c'est exactement la même courbe que la quantité de matière d'ester produite.

5. Comment, en changeant les conditions initiales, pourrait-on faire en sorte que les deux courbes de quantité de matière d'ester et d'acide carboxylique soient différentes ?

Mettre 0,2 mol d'acide carboxylique à l'état initial, en plus des 2 mol d'anhydride et de la mole d'alcool.

• Choisir la réaction de deux moles d’acide avec deux moles d’alcool. 

• Choisir l'alcool secondaire. 

• Mettre un suivi de 2 min et afficher seulement l'évolution de la quantité de matière d'acide. 

• Effacer les graphes précédemment tracés avec l'icône représentant une feuille blanche en haut et à droite du graphe. 

• Commencer la réaction et observer le graphe. 

6. Que peut-on déduire d'un tel graphe ?

Soit il n'y a pas de réaction, soit la réaction est lente et il faut la suivre davantage.

La réaction considérée est très lente. On se propose de l'accélérer en augmentant la température et en ajoutant un catalyseur. 

• Dans l'onglet Conditions , choisir la température maximum et cocher l'option « Ajouter un catalyseur ».

• Effectuer un suivi sur 5 h.

7. La fenêtre de droite montre un nouveau dispositif ? Quel est le montage représenté ?

C’est un montage à reflux.

• Pendant l'évolution de la réaction, dans l'onglet Suivi, voir l'effet de la case tableau de valeurs quand celui ci est coché. 

• Faire défiler le tableau à l'aide de l'ascenseur sur la droite de la fenêtre. 

• Constater que l'on a les valeurs numériques des quantités de matières de chacun des constituants du système chimique et que le quotient de réaction est calculé. 

8. L'évolution du quotient de réaction est-elle en accord avec le fait que ce type de réaction soit limité à un taux d’avancement final de 50 %.

Oui car on obtient une valeur de Q r,f qui tend très rapidement vers 1 donc :
K = 1 = [ester]f × [eau]f / ( [acide]f × [alcool]f)
Il y a à l’état final autant d’ester formé qu’il reste d’acide. 
Il ne s’est formé que 50 % de l’ester possible.

• Revenir sur la représentation graphique. 

• Superposer à ce graphe le graphe de l'évolution du même système chimique mais à 40 °C. 

9. Que constate-t-on ? Quelle propriété de la température est ainsi mise en évidence ?

On constate que l'évolution est plus lente à 40 °C. Cela est en accord avec le fait que la température est un facteur cinétique.

Enfin on pourra distiller une espèce chimique, pour améliorer le taux d’avancement final de certaines réactions.

10. Dans la configuration précédente, quelle va être l’allure de la courbe donnant la quantité d’acide carboxylique, dans le système chimique si on distille comme espèce la plus volatile l’ester ?

Le taux d’avancement final de la réaction se trouve augmenter.

11. Quelle va être l’allure de la courbe donnant la quantité d’acide d’ester ?

La quantité d’ester restera bien nulle puisqu’elle est éliminée au fur et à mesure.

L’onglet Affichage permet d’augmenter la vitesse d’animation pour des simulations très longues. 

On peut également cliquer sur le bouton « État final » de la fenêtre de droite pour obtenir tout de suite l’état final de la réaction envisagée.

Le dernier onglet Historique permet de visualiser l’ensemble des configurations envisagées.

Au cas où la dernière réaction étudiée ne conviendrait pas, on peut, dans la fenêtre de droite, cliquer sur le bouton « Retou à l'état initial » qui élimine cette dernière réaction.