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P.35-36

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Chapitre 2


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1
Espèce colorée en solution


A
Concentration d’une espèce dissoute

La concentration d’un soluté en solution s’exprime en utilisant :
  • soit la concentration en masse :

    avec en g·L-1 ; la masse en g ; et le volume de la solution en L.

  • soit la concentration en quantité de matière :

    avec en mol·L-1 ; la quantité de matière en mol ; le volume de la solution en L.


Ces deux concentrations sont liées par la relation :

étant la masse molaire du soluté en g·mol-1.

Dans le cas d’un soluté ionique, les espèces présentes en solution après dissolution sont différentes du soluté initialement dissous.

exprime la concentration en quantité de matière de l’espèce en mol·L-1, avec en mol et en L.

Éviter les erreurs

La concentration informe sur la quantité de soluté apportée par unité de volume et la notation renseigne la concentration de l’espèce chimique effectivement présente dans la solution.

B
Couleur d’une solution

Lorsqu’une solution est traversée par de la lumière blanche. Certaines radiations sont absorbées et d’autres sont transmises. La couleur perçue d’une solution est complémentaire des radiations absorbées qui traversent la solution. Des couleurs complémentaires sont diamètralement opposées sur le cercle chromatique (doc. 1).

Plus la concentration d’une espèce chimique colorée en solution est élévée, plus les radiations sont absorbées, et plus la solution est foncée.

Doc. 1
Cercle chromatique simplifié

Cercle chromatique simplifié

C
Absorbance

Pour une longueur d’onde donnée, l’absorbance A quantifie la proportion des radiations incidentes d’intensité absorbées en mesurant l’intensité des radiations non absorbées (doc. 2). Pour une espèce chimique, la courbe est appelée spectre d’absorption. Elle permet de déterminer la longueur d’onde, notée , de l’absorbance maximale, notée et correspondant à la couleur complémentaire de la solution (doc. 3).

Un spectrophotomètre permet d’effectuer des mesures d’absorbance sur une gamme de longueurs d’onde qui s’étend sur les ultraviolets proches (200 nm à 400 nm) et le domaine visible (400 nm à 800 nm).

Doc. 2
Absorbance d’une solution

Absorbance d’une solution

Doc. 3
Le bleu de méthylène

Le bleu de méthylène

Application

On dissout une masse 0,15 g de chlorure de cobalt de formule dans un volume de 50,0 mL d’eau. L’équation de dissolution est : (s) → (aq) + (aq).

1. Calculer la concentration en masse puis en quantité de matière de soluté dissous.

2. Calculer la concentration d’ions cobalt (II) et d’ions chlorure dissous en solution.

Corrigé :

1. g·L-1.

Conversion : mol·L-1.

2. D’après l’équation de dissolution, 1 mole de chlorure de cobalt produit 1 mole d’ions cobalt (II) et 2 moles d’ions chlorure. Ainsi :
(aq) mol·L-1 et
(aq) mol·L-1.

Données

  • Masses molaires en g·mol-1 :
    ;
    .

Doc. 4
Solution de chlorure de cobalt

Chlorure de cobalt

2
Dosage spectrophotométrique par étalonnage


A
Loi de Beer-Lambert

Pour une longueur d’onde donnée, l’absorbance d’une espèce chimique en solution diluée est proportionnelle à la concentration en quantité de matière de cette espèce chimique, à l’épaisseur de solution traversée et à , le coefficient d’extinction molaire (qui dépend de la nature de l’espèce chimique) : c’est la loi de Beer-Lambert.



avec sans unité, en L·mol-1·cm-1, en cm et en mol·L-1.

Pour des conditions expérimentales données (, et fixés) :


avec le coefficient de proportionnalité en L·mol-1.


Éviter les erreurs

Dans le cas de plusieurs espèces chimiques colorées en solution, l’absorbance est additive :
.

Doc. 5
Courbe d’étalonnage

Courbe d’étalonnage

B
Dosage spectrophotométrique par étalonnage

Étapes d’un dosage spectrophotométrique par étalonnage :

1. Déterminer la longueur d’onde pour laquelle le spectre d’absorption de l’espèce chimique présente une absorbance maximale.

2. Pour la longueur d’onde , mesurer l’absorbance des solutions étalons et réaliser la droite d’étalonnage représentant la loi de Beer-Lambert, .

3. Mesurer l’absorbance de la solution à doser et déterminer sa concentration en exploitant la droite d’étalonnage (doc. 5).

Vocabulaire

  • Dosage : doser une espèce chimique consiste à déterminer la quantité de matière ou la concentration de cette espèce.

Pas de malentendu

Une mesure d’absorbance peut être réalisée à n’importe quelle valeur de longueur d’onde. Régler le spectrophotomètre sur la valeur permet de comparer des valeurs plus grandes et minimiser ainsi les incertitudes.
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