Exercices




Une notion, trois exercices


DIFFÉRENCIATION
Savoir-faire : Connaître et savoir utiliser la loi de Beer-Lambert
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Indicateurs colorés

MATH : Effectuer des calculs numériques

Le bleu de bromothymol (BBT) est un indicateur coloré dont la couleur en solution dépend de la valeur du pH de la solution. Une solution acide de BBT est jaune alors qu’une solution basique apparaît bleue.

Indicateurs colorés

1. Identifier, en justifiant, les courbes d’absorbance d’une solution acide et d’une solution basique contenant du BBT.


2. La courbe 1 représente une solution de BBT de concentration c=c = 3,0 ×\times 10-6 mol·L-1. Déterminer le coefficient d’extinction molaire du BBT au maximum d’absorbance de la solution pour une cuve de 1,0 cm de largeur.


Données

  • Largeur de la cuve : l=1,0l = 1\text{,}0 cm ;
  • Coefficient d’extinction molaire à 425 nm :
    ϵ425=2,3×104\epsilon_{425}=2\text{,}3 \times 10^{4} L·mol-1·cm-1 ;
  • Masse molaire de la tartrazine : Mtartrazine=534M_{\text{tartrazine}} = 534 g·mol-1.
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Mélange de colorants

MATH : Effectuer des calculs numériques

Les absorbances de deux solutions S1S_{1} et S2S_{2} de riboflavine (vitamine B2), de concentrations c1c_{1} et c2c_{2}, sont mesurées dans les mêmes conditions expérimentales. Les valeurs trouvées sont A1=A_{1} = 1,2 et A2=A_{2} = 0,4.

1. Calculer l’absorbance A3A_{3} du mélange d’un même volume VV de chaque solution.


2. Calculer l’absorbance A4A_{4} du mélange d’un volume V1V_{1} de la solution S1S_{1} et d’un volume V2=V12V_{2}=\dfrac{V_{1}}{2} de la solution S2.S_{2}.



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La tartrazine

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MATH : Effectuer des calculs numériques

La tartrazine est un colorant de synthèse utilisé principalement dans l’industrie alimentaire, son code est E102.

Calculer la concentration cc en mol·L-1 d’une solution de tartrazine dont l’absorbance mesurée à la longueur d’onde λ=\lambda = 425 nm est A425=A_{425} = 0,05. En déduire la concentration γ\gamma de tartrazine en g·L-1.

Spectre d’absorption

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10
Solvatochromisme

APP : Formuler une hypothèse


Le solvatochromisme est la propriété d’une espèce chimique de changer de couleur en fonction du solvant dans lequel elle est dissoute. Le diiode est jaune pâle lorsque le solvant est l’eau (tube a) et rose lorsque le solvant est le cyclohexane (tube b).

Solvatochromisme

1. Quelles sont les gammes de longueurs d’onde absorbées dans chaque cas ?


2. Représenter, sans souci d’échelle, l’allure possible de leur spectre d’absorption.
Couleurs
Formes
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Savoir-faire - Parcours d'apprentissage

Savoir déterminer la concentration en quantité de matière d’une espèce chimique en solution :
9
16
24

Savoir déterminer la couleur d’une solution à partir de son spectre d’absorbance :
11

Savoir mettre en œuvre un protocole expérimental pour déterminer la concentration d’une espèce colorée en solution :
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Concentrations

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9
Notion de concentration

RAI/ANA : Associer les unités de mesure à leurs grandeurs

L’éosine est une solution antiseptique. On la trouve sous forme d’unidoses de 2 mL à 2 %, soit une concentration de 20,0 g·L-1.

L’éosine

1. La masse molaire de l’éosine est de 694 g·mol-1. En déduire la concentration en quantité de matière de la solution.


2. Calculer la quantité de matière d’éosine contenue dans une unidose.

Dosage spectrophotométrique par étalonnage


Doc. 2
Spectre d'absorption du bleu de méthylène

Le spectre d’absorption, exercice de la bouteille bleue
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11
La bouteille bleue

RAI/ANA : Utiliser des documents pour répondre à une problématique

La bouteille bleue est une expérience au cours de laquelle la solution à l’intérieur de la bouteille change de couleur quand on l’agite. L’espèce chimique responsable de la coloration de la bouteille est le bleu de méthylène. Au repos, le bleu de méthylène réagit avec du glucose dissous et est présent sous sa forme incolore. Lors de l’agitation, le bleu de méthylène réagit avec le dioxygène de l’air pour se transformer dans sa forme colorée. Une fois l’agitation terminée, le cycle reprend, le bleu de méthylène réagit avec le glucose et la solution se décolore. Et ainsi de suite.

1. Justifier que le spectre d’absorption est celui de la forme colorée du bleu de méthylène.


2. À quelle longueur d’onde doit-on régler le spectrophotomètre pour réaliser une mesure d’absorbance d’une solution de bleu de méthylène ?


3. Représenter l’allure du spectre d’absorption du bleu de méthylène sous sa forme incolore.
Couleurs
Formes
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Doc. 1
Expérience de la bouteille bleue

La bouteille bleue
La bouteille bleue

Pour commencer

Pour s'échauffer

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5
Quantité de matière

Calculer la quantité de sulfate de cuivre en mol dans une solution de 1,5 L à 0,25 mol·L-1.


6
Concentration

Calculer la concentration exprimée en mol⋅L-1 d’une solution de volume V=V = 100 mL, obtenue par dissolution d’une masse m=m = 5,7 g de chlorure de fer (III) de formule FeCl3\text{Fe}\text{Cl}_{3}(s).


Données

  • Masse molaire du chlorure de fer (III) : M(FeCl3)=M(\text{FeCl}_{3})= 162,2 g·mol-1.


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7
D’une concentration à l’autre

L’anémie ferriprive est due à une carence en fer. Le fer se fixe sur l’hémoglobine qui apporte le dioxygène aux cellules du corps. Pour une femme adulte, la valeur de la concentration de référence est de 138 g⋅L-1. Le résultat d’une analyse d’une femme enceinte montre un taux d’hémoglobine de 1,71 mmol⋅L-1.

Souffre-t-elle d’anémie ?


Données

  • Masse molaire de l’hémoglobine : M(Hb)=M(\mathrm{Hb})= 64 458 g·mol-1.


8
Couleur d’une solution

Le spectre d’absorption d’une solution contenant du β\beta- carotène montre une forte absorption pour des radiations de longueurs d’onde comprises entre 400 nm et 500 nm.

1. À quelle gamme de couleurs correspondent les radiations ?


2. De quelle couleur est la solution ?


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