La réaction entre les ions permanganate MnO^{-} _{4\left(aq\right)} et l'acide oxalique H_2C_2O _{4\left(aq\right)} s'écrit :
2MnO^{-} _{4\left(aq\right)}+ 5 H_2C_2O _{4\left(aq\right)} + 6 H^+_{\left(aq\right)}\ce{- \gt }10 CO_{2\left(aq\right)}+ 2 Mn^{2+} _{\left(aq\right)} + 8 H_2O_{\left(l\right)}
Pendant que la réaction s'effectue, on détermine par dosage la quantité de matière d'ions permanganate disparue pendant le premier quart d'heure, le second et le troisième. Pour une même concentration initiale en acide oxalique, on réalise trois expériences dont les conditions et résultats sont rassemblés dans le tableau suivant :
| 1er quart d'heure | 2nd quart d'heure | 3e quart d'heure | ||
|---|---|---|---|---|
| Expérience 1 | n(MnO^{-} _{4\left(aq\right)}) en µmol | 203 | 170 | 125 |
| Expérience 2 | n(MnO^{-} _{4\left(aq\right)}) en µmol | 325 | 212 | 135 |
| Expérience 3 | n(MnO^{-} _{4\left(aq\right)}) en µmol | 239 | 198 | 155 |
Quelles sont les expériences comparables entre elles ?
Les expériences que l'on peut comparer sont celles où l'on modifie un facteur seul, tous les autres restant constants. Au cours des trois expériences répertoriées dans le tableau, la concentration initiale en acide oxalique ne change pas. En revanche le tableau montre que :
- La concentration initiale des ions permanganate est la même pour les expériences 1 et 2 alors que la température est plus élevée pour la seconde. Ces expériences peuvent être comparées.
- La température initiale dans les expériences 1 et 3 reste la même alors que la concentration initiale des ions permanganate est plus élevée pour la troisième. Ces expériences peuvent être comparées.
- La température et la concentration initiales des ions permanganate changent dans les expériences 2 et 3. Ces expériences ne peuvent pas être comparées.
On peut comparer entre elles les expériences 1 et 2 d'une part et les expériences 1 et 3 d'autre part.
Quel est le facteur mis en évidence par les expériences 1 et 2 et quelle est son influence ?
Dans les expériences 1 et 2, les conditions sur la concentration initiale des réactifs sont inchangées, seule la température est plus élevée dans l'expérience 2.
Au bout d'un quart d'heure, la quantité de matière d'ion permanganate disparue est bien plus élevée dans l'expérience 2 que dans la première. La température est donc le facteur cinétique mis en jeu.
Plus la température du système est élevée, plus la réaction est rapide.
Quel est le facteur mis en évidence par les expériences 1 et 3 et quelle est son influence ?
Dans les expériences 1 et 3, les conditions sur la concentration initiale des réactifs changent : en effet la concentration initiale en ion permangante est plus grande dans la troisième, alors que la température est constante dans les deux expériences.
Au bout d'un quart d'heure, la quantité de matière d'ion permanganate disparue est bien plus élevée dans l'expérience 3 que dans la première. La concentration des réactifs est donc le facteur cinétique mis en jeu.
Plus cette concentration est élevée, plus la réaction est rapide.
Ce dernier facteur pouvait-il être mis en évidence par une seule expérience ?
Quelle que soit l'expérience 1, 2 ou 3, on peut mettre en évidence la concentration des réactifs comme facteur cinétique car, au fur et à mesure que la réaction s'effectue, les réactifs sont consommés et ainsi leurs concentrations diminuent puisque le volume reste constant.
Plus le temps s'écoule et plus la concentration des réactifs s'affaiblit : il est donc normal que la réaction soit de plus en plus lente et que la quantité d'ions permanganate produite soit de plus en plus faible.