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F I C H E 3 0 – C a t a l y s e
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
3
0
Remarque : Il existe un cas particulier, celui de certaines réactions autocatalytiques (ou auto-accélérées) : un des produits de la réaction augmente la vitesse de réaction v qui passe alors par un maximum.
C a t a l y s e h o m o g è n e
Les ions peroxodisulfate S 2 O
2−
8 oxydent les ions iodure I
− selon une réaction totale
et lente en milieu aqueux, de constante de vitesse k, et d’équation (E) :
S 2 O
2−
8(aq) + 3 I
−
(aq) −→ 2 SO
2−
4(aq) + I
−
3
Cette réaction est catalysée par la présence d’ions Fe
2+ . Donnez une explication en
faisant intervenir deux réactions dont on écrira les équations.
Données : E
0
S 2 O
−
8
/SO
2−
4
= 1,96 V ; E
0
Fe 3+ /Fe 2+ = 0,77 V ; E
0
I
−
3
/I − = 0,54 V.
S o l u t i o n
La première réaction correspond à l’oxydation des ions Fe
2+ par S 2 O
2−
8 . La règle du
« gamma » est appliquée :
Ox / Red
E ° (V)
2
8
O
−
/
2
4
SO
−
1,96
Fe
3+ / Fe
2+
0,77
2
S
Réduction :
S 2 O
2−
8 + 2 e – = 2 SO
2−
4
Oxydation :
Fe
2+ = Fe
3+ + e – (×2)
Équation-bilan : S 2 O
2−
8 + 2 Fe
2+
→2 SO
2−
4 + 2 Fe
3+
Ox / Red
E ° (V)
Fe
3+ / Fe
2+
0,77
3
I
− / I
−
0,54
Réduction :
Fe
3+ + e – = Fe
2+ (×2)
Oxydation :
3 I
− = I
−
3 + 2 e –
Équation-bilan : 2 Fe
3+ + 3 I
−
→2 Fe
2+ + I
−
3
Cette réaction consomme le catalyseur (ions Fe
2+ ).
La deuxième réaction correspond à l’oxydation des ions I
− par Fe
3+ . En appliquant à
nouveau la règle du « gamma » :
Cette réaction régénère le catalyseur (ions Fe
2+ ).
En sommant les deux équations-bilan, on retrouve l’équation (E).
Le mécanisme réactionnel de la réaction catalysée est nécessairement différent de la
réaction envisagée sans catalyseur : celle-ci, lente, est alors remplacée par deux réactions rapides sans modification du bilan.
Une des conditions de la catalyse rédox est que le catalyseur Fe
2+ doit appartenir à un
couple rédox dont le potentiel standard E
0
Fe 3+ /Fe 2+ est :
E
0
I
−
3
/I − < E
0
Fe 3+ /Fe 2+ < E
0
S 2 O
2−
8
/SO
2−
4
.
F I C H E 3 0 – C a t a l y s e
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
3
0
Remarque : Il existe un cas particulier, celui de certaines réactions autocatalytiques (ou auto-accélérées) : un des produits de la réaction augmente la vitesse de réaction v qui passe alors par un maximum.
C a t a l y s e h o m o g è n e
Les ions peroxodisulfate S 2 O
2−
8 oxydent les ions iodure I
− selon une réaction totale
et lente en milieu aqueux, de constante de vitesse k, et d’équation (E) :
S 2 O
2−
8(aq) + 3 I
−
(aq) −→ 2 SO
2−
4(aq) + I
−
3
Cette réaction est catalysée par la présence d’ions Fe
2+ . Donnez une explication en
faisant intervenir deux réactions dont on écrira les équations.
Données : E
0
S 2 O
−
8
/SO
2−
4
= 1,96 V ; E
0
Fe 3+ /Fe 2+ = 0,77 V ; E
0
I
−
3
/I − = 0,54 V.
S o l u t i o n
La première réaction correspond à l’oxydation des ions Fe
2+ par S 2 O
2−
8 . La règle du
« gamma » est appliquée :
Ox / Red
E ° (V)
2
8
O
−
/
2
4
SO
−
1,96
Fe
3+ / Fe
2+
0,77
2
S
Réduction :
S 2 O
2−
8 + 2 e – = 2 SO
2−
4
Oxydation :
Fe
2+ = Fe
3+ + e – (×2)
Équation-bilan : S 2 O
2−
8 + 2 Fe
2+
→2 SO
2−
4 + 2 Fe
3+
Ox / Red
E ° (V)
Fe
3+ / Fe
2+
0,77
3
I
− / I
−
0,54
Réduction :
Fe
3+ + e – = Fe
2+ (×2)
Oxydation :
3 I
− = I
−
3 + 2 e –
Équation-bilan : 2 Fe
3+ + 3 I
−
→2 Fe
2+ + I
−
3
Cette réaction consomme le catalyseur (ions Fe
2+ ).
La deuxième réaction correspond à l’oxydation des ions I
− par Fe
3+ . En appliquant à
nouveau la règle du « gamma » :
Cette réaction régénère le catalyseur (ions Fe
2+ ).
En sommant les deux équations-bilan, on retrouve l’équation (E).
Le mécanisme réactionnel de la réaction catalysée est nécessairement différent de la
réaction envisagée sans catalyseur : celle-ci, lente, est alors remplacée par deux réactions rapides sans modification du bilan.
Une des conditions de la catalyse rédox est que le catalyseur Fe
2+ doit appartenir à un
couple rédox dont le potentiel standard E
0
Fe 3+ /Fe 2+ est :
E
0
I
−
3
/I − < E
0
Fe 3+ /Fe 2+ < E
0
S 2 O
2−
8
/SO
2−
4
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