Mettre en évidence l'effet d'un catalyseur

L'eau oxygénée est une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène. Elle est utilisée notamment comme agent de blanchiment, comme solution antiseptique ou comme oxydant. Cette solution est instable puisque le peroxyde d'hydrogène se dismute spontanément en dioxygène et en eau selon la réaction d'équation suivante : \(2\text {H}_2\text {O}_2\text{(aq)}\longrightarrow2\text {H}_2\text {O(}\ell)+\text {O}_2\text{(g)}\).

La concentration d'une eau oxygénée est généralement exprimée en "volumes". Exemple : une eau oxygénée à "20 volumes" signifie que `20\ "L"` de cette solution libère `20\ "L"` de dioxygène par dismutation (volume de gaz mesurés dans les conditions normales de température et de pression). Cette concentration diminue au cours du temps.

La réaction de dismutation de l'eau oxygénée est une réaction lente qu'il est parfois nécessaire d'accélérer sans pouvoir modifier des facteurs cinétiques. On utilise alors un catalyseur.

Objectif : mettre en évidence l'effet de différents catalyseurs de cette réaction.

Conseil pour les ECE

Le protocole proposé doit mettre en évidence l'effet d'un catalyseur, il faut donc que tous les facteurs cinétiques supposés soient identiques d'une expérience à l'autre, notamment la température, la concentration initiale en réactif(s) et le solvant.

Matériel mis à votre disposition

• Quatre béchers de `100\ "mL"`
  
• Un thermomètre
• Une solution d'eau oxygénée à 20 volumes
• Une solution de chlorure de fer (III) à `0,2\ "mol·L"^-1` dans un compte-gouttes
• Un anneau recouvert d'une fine couche de platine
• Des morceaux de navet contenant naturellement de la catalase (enzyme)

1. Proposer un protocole expérimental pour mettre en évidence que la solution de chlorure de fer (III), l'anneau recouvert d'une fine couche de platine et la catalase contenue dans le navet sont des catalyseurs de la réaction de dismutation de l'eau oxygénée.

2. Réaliser ce protocole.

Résultats bruts de la question 2

La température mesurée dans les quatre béchers est de `22,1\ "°C"`.

3. Noter vos observations et décrire l'effet de ces trois catalyseurs.

4. La solution de chlorure de fer permet une catalyse homogène, l'anneau une catalyse hétérogène et la catalase une catalyse enzymatique. Proposer une définition de ces trois types de catalyse.