Vitesse volumique de disparition d’un réactif : un exemple

Considérons un bécher dans lequel on prépare `120\ "mL"` d'un mélange d'une solution d'acide oxalique, d'une solution de permanganate de potassium et de quelques gouttes d'acide sulfurique concentré. On peut modéliser la transformation chimique qui a lieu par la réaction d'équation suivante : \(2\text {MnO}_4^{-}\text {(aq)}+5\text {H}_2\text {C}_2\text {O}_4\text {(aq)}+6\text {H}^+\text {(aq)} \rightarrow 2\text {Mn}^{2+}\text {(aq)}+10\text {CO}_2\text {(g)}+8\text {H}_2\text {O}(\ell)\).

Le mélange ainsi préparé est initialement violet à cause de la présence des ions permanganate. On le transvase dans trois béchers différents afin d'avoir un volume de mélange de :

• `20\ "mL"` pour le premier ;
  
• `40\ "mL"` pour le deuxième ;
  
• `60\ "mL"` pour le troisième.
  

On filme l'évolution des trois mélanges (vidéo accélérée 20 fois).

Si l'on compare l'évolution de la couleur de ces trois mélanges, on constate :

• qu'ils se décolorent tous les trois (les ions permanganate sont consommés) ;
  
• qu'ils se décolorent de manière synchrone malgré trois volumes différents.

On observe que la vitesse de décoloration est la même dans les trois béchers : les ions permanganate sont entièrement consommés dans les trois béchers durant le même laps de temps.

Pourtant, dans le troisième bécher, il y a trois fois plus d'ions permanganate qui ont été consommés que dans le premier bécher durant le même laps de temps ; la vitesse de disparition des ions permanganate y est donc trois fois plus grande. De même, dans le deuxième bécher, il y a deux fois plus d'ions permanganate qui ont été consommés que dans le premier bécher durant le même laps de temps ; la vitesse de disparition des ions permanganate y est donc deux fois plus grande.

La vitesse de décoloration (la même pour les trois béchers) diffère donc des vitesses de disparition de l'ion permanganate (spécifiques à chaque bécher). Cette différence permet d'introduire une notion fondamentale en cinétique chimique : la vitesse volumique de disparition.