Hydrolyse du chlorure de tertiobutyle

Le chlorure de tertiobutyle est un composé organique utilisé en chimie comme précurseur dans certaines synthèses. Instable en solution aqueuse, celui‑ci se décompose par hydrolyse en formant un alcool.

• Relation entre la concentration en ion oxonium et le \textbf{pH} d'une solution : \left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right]=c^{\circ} \cdot 10^{-\mathrm{pH}}
• Conductivités molaires ioniques : \lambda(\text{H}_3\text{O}^+) = 35{,}0 mS·m²·mol^-1 et \lambda(\text{Cl}^-) = 7{,}6 mS·m²·mol^-1

1

Choix du protocole de suivi cinétique (20 minutes conseillées)
1. D'après l'équation‑bilan de l'hydrolyse du chlorure de tertiobutyle et le matériel disponible, choisir le capteur de suivi temporel de l'évolution du système. Justifier.

2. Rédiger un protocole afin de suivre l'évolution temporelle à 40 °C et à 20 °C de l'hydrolyse du chlorure de tertiobutyle.

2

Réalisation du suivi (20 minutes conseillées)
3. Réaliser uniquement le suivi temporel à 20 °C de l'hydrolyse du chlorure de tertiobutyle. Pour cela, verser le chlorure de tertiobutyle dans le mélange eau-éthanol préparé au préalable et lancer le chronomètre.

4. Noter dans un tableur les valeurs mesurées par le capteur toutes les minutes.

5. Ajouter deux colonnes permettant de calculer la valeur de la concentration du composé suivi à 40 °C et à 20 °C.

3

>Ordre et temps de demi‑réaction (20 minutes conseillées) 6. Déterminer la relation liant la quantité de chlorure de tertiobutyle et celle du composé suivi.

7. Procéder à l'ajout de nouvelles colonnes correspondant aux quantités de chlorure de tertiobutyle pour les deux suivis cinétiques.

8. Ajouter deux nouvelles colonnes et calculer les vitesses volumiques de disparition du chlorure de tertiobutyle.

9. Tracer le graphique afin de déterminer si la réaction est bel et bien d'ordre 1 par rapport au chlorure de tertiobutyle.

10. À l'aide d'une modélisation, déterminer les valeurs des constantes de vitesse k à 40 °C et à 20 °C.

11. À partir des constantes de vitesses k, en déduire les temps de demi‑réaction t_{1/2}.
Conclure quant à l'évolution de ces deux grandeurs en fonction de la température.

Se Préparer aux ECE

Rédiger une fiche de synthèse concernant le suivi cinétique d'une réaction à l'aide de la pH‑métrie, de la spectrophotométrie et de la conductimétrie.