Problème 1

La dissociation du chlore moléculaire est un processus endothermique,

\Delta H = 243.6

kJ mol

^{-1}

. La dissociation peut aussi être provoquée par la lumière. 1.1 À quelle longueur d'onde peut-on attendre l'effet dissociant de la lumière ? 1.2 Cet effet peut-il aussi être obtenu avec une lumière de longueur d'onde inférieure ou supérieure à la longueur d'onde critique calculée ? 1.3 Quelle est l'énergie du photon de longueur d'onde critique ? Lorsqu'une lumière capable de dissocier le chlore éclaire un mélange de chlore et d'hydrogène gazeux, du chlorure d'hydrogène se forme. Le mélange est irradié par une lampe UV à mercure (

\lambda = 253.6

nm, puissance 10 W). 2 % de l'énergie fournie est absorbée par le mélange gazeux dans un récipient de 10 litres. En 2,5 secondes d'irradiation, 65 millimoles de HCl se forment. 1.4 Quel est le rendement quantique (nombre de molécules de produit par photon absorbé) ? 1.5 Comment expliquer qualitativement la valeur obtenue ? Décrire le mécanisme réactionnel.

Étape 5 sur 5 : Mécanisme en chaîne

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\ce{Cl2 ->[h\nu] 2 Cl^{\bullet}};\quad \ce{Cl^{\bullet} + H2 -> HCl + H^{\bullet}};\quad \ce{H^{\bullet} + Cl2 -> HCl + Cl^{\bullet}}

Analyse

Un rendement quantique $\gg 1$ est la signature d'une chaîne radicalaire : la photolyse crée des atomes Cl (initiation), qui propagent alternativement via $\ce{H2}$ et $\ce{Cl2}$ en formant deux HCl par cycle ; la chaîne ne s'arrête que par recombinaison des radicaux ( $\ce{2H^{\bullet} -> H2}$ , $\ce{2Cl^{\bullet} -> Cl2}$ , $\ce{H^{\bullet} + Cl^{\bullet} -> HCl}$ ), donc un photon absorbé est amplifié en milliers de molécules de produit.