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AgrégationChimie

MG n°28 : Catalyse hétérogène

Introduction

déf catalyseur

Plan

  1. Principe de la catalyse hétérogène
    1. Mise en évidence : Â
      Dismutation de H2O2 sur MnO2

      JFLM1 p 280
    2. Sélectivité du catalyseur : Â
      Réaction de lÂ'éthanol sur un catalyseur (cuivre,alumine)

      Mesplède p 213, Blanchard p 206
  2. Applications en chimie organique
    1. Â
      Hydrogénation catalytique de lÂ'oléate de méthyle par le Nickel de Raney

      χ du petit déj. p 174
    2. Â
      Acétalisation catalysée par la montmorillonite (orthoformiate de méthyle)

      JD n°63

Dismutation de H2O2 sur MnO2
JFLM1 p 280

Commentaires : Trop rapide, remontrer. Essayer de voir avec filtration sur célite. Montrer quÂ'avec lÂ'eau oxygénée de nouveau remarche.
Questions : Eau oxygénée stable ?
A combien lÂ'eau oxygénée ?
ça veut dire quoi volume ?
CÂ'est quoi les conditions normales ? Normalement 0°, mais ça peut être changé.
Reproductible même si surface différentes ? Problème de surface spécifique.
On sÂ'attend à récupérer quel volume de O2 ?
Précision ?
Comment montrer que le catalyseur est régénéré ? Centrifugation.
Ãtapes de la réaction ? Physisorption, chimisorption, réaction, désorption.
Ordre de grandeurs des énergies ?


Réaction de lÂ'éthanol sur un catalyseur (cuivre,alumine)
Mesplède p 213, Blanchard p 206

Commentaires : Peut être oxydation du cuivre dans le four ?
Questions : Différence entre les deux métaux ? Chimie théorique.
Pourquoi Br2 est toxique ?
Quelle est la surface spécifique ?
Comment prouver le mécanisme ? ATG, rayons X ? Simulations ?


Hydrogénation catalytique de lÂ'oléate de méthyle par le Nickel de Raney
χ du petit déj. p 174

Modifications : Sur célite, rincer au méthanol chaud pour faire fondre le produit puis faire un rinçage au méthanol froid du produit qui a cristallisé dans la fiole à vide. Surtout pas dÂ'eau chaude. Ensuite, sécher sous vide sur fritté.
Utiliser Pd/C et pas Ni Raney, H2 généré in situ
Commentaires : Application aux margarine, huiles naturelles Z, effet nocif des alcènes E. Structure non coudée qui permet la cristallisation.Içi, la double liaison CC induit peu un changement du moment dipolaire, donc ne se voit pas

Condition de Birch, alcène E et pas Z
Questions : Pourquoi lÂ'addition a lieu sur la double liaison CC et pas sur la liaison CO ?
Car la liaison CO est moins réactive.
Est-ce que la silice utilisée pour les colonnes la silice sous forme de célite sont la même chose ?
Non, la célite est faite avec des diatomées broyées.
Pourquoi dépose-t-on le catalyseur sur charbon?
Car le charbon actif possède une grande surface spécifique.
Pourquoi est-ce important ?
Car en catalyse hétérogène le nombre de sites accessibles influence la vitesse ?
Quelle est la particularité de ce type dÂ'hydrogénation ?
Quelle est la structure des produits ? La réaction est-elle diastéréosélective ? Diastéréospécifique ?
Que se passe-t-il avec lÂ'alcyne ?
On va jusquÂ'à lÂ'alcène.
Comment lÂ'empêcher ?
On peut utiliser le catalyseur de Lindlar: Pd/CaCO3 quinoléine. BaSO4 Faiblement soluble.

De quelle classe de réaction sÂ'agit-il ?
CÂ'est une réduction.
QuÂ'est-ce qui est oxydé ?
CÂ'est le dihydrogène.
Comment hydrogéner alcynes ?
Pourquoi utilise-t-on du méthanol ? CÂ'est un donneur dÂ'hydrure.
Quel est le rôle de lÂ'APTS ?
Quel est un ordre de grandeur de la surface ?
Environ 1000m2/g.
Pourquoi utilise-t-on du palladium ? Il est 3d8 et peut facilement sÂ'oxyder ou se réduire au cours dÂ'un cycle catalytique.
Peut-on utiliser dÂ'autre métaux ?
On peut utiliser du nickel mais le nickel de Raney est pyrophorique ?
Peut-on prévoir les propriétés catalytiques ?
Quelles sont les caractéristique des interactions avec le substrat ?
LÂ'addition est réversible et il y a un fort abaissement de lÂ'énergie de transition.
QuÂ'est-ce quÂ'un acide gras ?
Quel est lÂ'avantage du Palladium ?
Pourquoi la vibration est-elle peu visible en IR ?

Acétalisation catalysée par la montmorillonite (orthoformiate de méthyle)
JD n°63

Commentaires : Chaud, à ne pas mettre, on ne sait rien sur le rôle de lÂ'aluminium et des protons...
Questions : Pourquoi le catalyseur se comporte-il comme un catalyseur acide ?
Où sont les sites acides ?
Pour un catalyseur, est-ce que lÂ'on choisit une surface régulière ou accidentée ?
On préfère une surface accidentée car il y a des sites plus réactifs.
Quel est le rôle de la taille des particules ?
Est-ce quÂ'une surface parfaite existe ?
Non, cela coûte trop cher entropiquement parlant.
LÂ'indice de réfraction est-il fixé ?
Quelle est la précision du réfractomètre ?

Commentaires

3 types :
-métaux
-zéolithes (acide de Lewis et de Bronsted possible)
-supportée (hétérogène quand même)
Importance des défauts car moins stabilisés.
Surface 110 etc. Indice de Miller ; Aluminium hc 3 indices de Miller insuffisant.
En fonction du plan, réactivité différente.
Bon plan 2 types de réaction : agroalimentaire + synthèse. + manip dÂ'inorga. Parler des pots catalytiques dépollution. aluminosilicates: zéolithes, craquage du pétrole.
Calculer la conversion.
Bien de pas mettre Lagmuir, mis parler de taux de recouvrement etc..
Chimie théorique. Importance chemin réactionnel ? Barrières énergétiques. Go to top
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