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Lycée · 12 min

Déplacer un équilibre par la concentration : le complexe thiocyanatofer(III)

Utilisez le complexe rouge sang FeX3++SCNX−⇌[FeSCN]X2+\ce{Fe^{3+} + SCN^- <=> [FeSCN]^{2+}} comme capteur visible de son propre équilibre : chaque réactif ajouté ou retiré déplace la couleur d’un côté ou de l’autre.

Objectif

Appliquez le principe de Le Chatelier à un équilibre ionique en solution et prédisez les changements de couleur pour six perturbations, dont le retrait d’un réactif.

Matériel et réactifs

Solutions de FeCl₃ 0,1 mol/L et KSCN 0,1 mol/L, AgNO₃, NaF, eau distillée, tubes à essai et pipettes.

Procédure

  1. Sélectionnez l’équilibre de référence et notez l’intensité du rouge du complexe.
  2. Ajoutez Fe³⁺, puis SCN⁻ ; prédisez chaque fois le déplacement à partir de Q<KQ<K avant d’observer la couleur.
  3. Ajoutez Ag⁺ (précipite AgSCN) puis F⁻ (forme [FeFX6]X3−\ce{[FeF6]^{3-}} incolore) ; expliquez pourquoi retirer un partenaire déplace aussi l’équilibre.
  4. Diluez le mélange avec de l’eau et justifiez la décoloration par le quotient de réaction d’un équilibre en solution.

À observer

  • Ajouter Fe³⁺ ou SCN⁻ fonce le rouge ; ajouter Ag⁺ ou F⁻, qui retirent des ions libres, le fait pâlir vers le jaune.
  • La dilution pâlit la couleur sans qu’aucun réactif ne soit consommé : l’équilibre migre vers le côté comportant plus de particules dissoutes.

Explication

Pour FeX3++SCNX−⇌[FeSCN]X2+\ce{Fe^{3+} + SCN^- <=> [FeSCN]^{2+}} (Kc≈140K_c \approx 140), comparer QQ à KK prédit le déplacement : augmenter un réactif donne Q<KQ<K et forme le complexe ; retirer Fe³⁺ (en [FeFX6]X3−\ce{[FeF6]^{3-}}) ou SCN⁻ (en AgSCN) donne Q>KQ>K et dissocie le complexe. La dilution abaisse toutes les concentrations et favorise le côté à plus d’espèces (2 contre 1). KK reste constant.

Histoire de l’expérience

Le test coloré FeX3+/SCNX−\ce{Fe^{3+}/SCN^-} sert depuis le XIXᵉ siècle à détecter le fer ; il est devenu la démonstration classique de Le Chatelier car, contrairement à NX2OX4⇌2 NOX2\ce{N2O4 <=> 2NO2}, chaque perturbation tient en quelques gouttes de pipette.

Chimistes associés

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Équilibre chimique, constante d’équilibre

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