CTM Chap. 2 Une technique d’analyse : la spectrophotométrie

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2 Une technique d’analyse : la spectrophotométrie Ce que je saurai et saurai faire à la fin de ce chapitre : Où j’en suis ? Début Fin Connaissances à retenir: La définition de l’absorbance d’une solution- Loi de Beer-Lambert. Raisonner, Réaliser, Réaliser expérimentalement Faire le lien entre le spectre UV-Visible d’une solution et sa couleur.

(REA) Déterminer la concentration d‘un soluté à partir de son absorbance.

(REA) Après avoir proposé un protocole, réaliser une gamme étalon pour déterminer la concentration d’une espèce colorée en solution.(ECE) Tester les limites d’utilisation du protocole. UTILISER LES BONNES UNIT ES ET F AIRE DES CONVERSIONS . I Qu’est-ce que la spectrophotométrie ? → Activité 1 : Comprendre la spectrophotométrie CTM-Ch2-Spectrophotométrie 1 - 1S-CTM-Ch2-Spectrophotométrie Activité 1 : Comprendre ce qu’est la spectrophotométrie P AR T I E 1 : A P P R O C HE QU A LI T A T I V E D E L ’ AB S O RP T I ON D ’ UN E S O LUT I O N Observer les solutions de bleu patenté (colorant alimentaire), permanganate de potassium (liquide Dakin) et diiode (Bétadine) posées sur le bureau. 1) Expliquer la couleur de chacune. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ A.

Solution de Bleu patenté Document 1 : Spectre d’absorption du bleu patenté chimique  Eclairer une solution de bleu patenté avec différentes radiations (ou couleurs), chacune identifiée par sa longueur d'onde λ.  Pour cette expérience, les longueurs d'onde s'étalent de 400 à 800 nm, ce qui correspond aux couleurs du visible (voir cercle chromatique dans le rabat de la couverture du manuel)  Pour chaque longueur d'onde, mesurer l'absorbance de la solution de bleu patenté.  Tracer le graphique de l’absorbance en fonction de la longueur d’onde, λ. 1) Indiquer dans quel intervalle de longueur d'onde se situent les radiations absorbées ( A > 1,5) : ____________________________________________ 2) Indiquer à quelle couleur cet intervalle correspond : _________________ 3) Est-ce cohérent avec la réponse à la question 1 ? Oui Non B.

Solution de permanganate de potassium Le permanganate de potassium est soluble dans l'eau : Sa dissolution donne une solution magenta. On réalise la même expérience que précédemment et on obtient le spectre ci-contre : 1) Indiquer dans quel intervalle de longueur d'onde se situent les radiations absorbées ( A > 1,5) : ____________________________________________ 2) Indiquer à quelle couleur cet intervalle correspond : _______________________________________________ 3) Est-ce cohérent avec la réponse à la question 1 ? Oui Non CTM-Ch2-Spectrophotométrie 2 - P AR T I E 2 : D E QU OI D E P E N D L ’ AB S O RB A NC E D ’ UN E S O L UT I ON ? Document 2 : Principe de fonctionnement d’un spectrophotomètre Le spectrophotomètre est un appareil qui permet de déterminer la proportion de lumière absorbée par une solution colorée lorsque celle-ci est traversée par une radiation monochromatique de longueur d’onde λ. Le spectrophotomètre nous donne l’absorbance A de la solution colorée placée dans la cuve. Document 3 : Résultats d’expériences Absorbance en fonction de la longueur d’onde à trois concentrations différentes C1 > C2 > C3 en ions permanganate. Cuve d’épaisseur e = 1,0 cm Absorbance en fonction de la longueur d’onde pour des cuves d’épaisseur différentes différentes l1 > l2 Concentration c en ions permanganate. C C C 1) Sur le graphique n°1, associer chaque courbe à une concentration ( C 1 ; C 2 et C3) 2) Sur le graphique n°2, associer chaque courbe à une épaisseur de cuve (e 1 et e2) 3) De quoi dépend l'absorbance d'une solution donnée ? (3 paramètres) ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ CTM-Ch2-Spectrophotométrie 3 - Définition 1 : Absorbance A d’une solution et spectre d’absorption A l’aide d’un spectrophotomètre, on détermine, pour chaque longueur d’onde (radiation lumineuse), la capacité d’une solution à l’absorber.

C’est l’absorbance. On la note A et c’est une grandeur sans unité. On obtient alors un graphique représentant l’absorbance A en fonction de la longueur d’onde λ. C’est le spectre d’absorption. Application :  23 p 27 II Loi de Beer-Lambert Essentiel 1 : Loi de Beer-Lambert et dosage par étalonnage (p 19) La loi de Beer-Lambert énonce que l’absorbance A d’une solution dépend de : • la longueur d’onde λ de la lumière incidente • la concentration C en espèce colorée • l’épaisseur Absorbance, sans unité l de solution traversée A λ = ε λ,espèce x Coefficient d’absorption molaire en L.mol -1 .cm -1 Epaisseur de la solution en cm lxC=kxC Concentration en mol.L -1 CTM-Ch2-Spectrophotométrie 4 - III Dosage par étalonnage → Activité 2 : Dosage par spectrophotométrie Définition 2 : Dosage Dosage : technique d’analyse qui permet de déterminer la concentration en quantité de matière d’une espèce chimique en solution. Il existe plusieurs méthodes pour doser une espèce en solution : dosage par titrage (vu plus tard cette année), dosage par étalonnage. CTM-Ch2-Spectrophotométrie 5 - 1 S- CT M- Ch 2- S p ec tr o p ho t om ét rie Activité 2: Dosage par spectrophotométrie Le liquide Dakin est une solut ion ant iseptique.

Sa couleur rose (présenc e de permanganate de potassium) et s on l’odeur d'eau de Javel ( présence d'hy pochlorit e de sodium) permettent de l'identifier rapidement. La pharmac ie dispose d'un flacon non étiqueté c ontenant une solut ion de couleur rose avec une légère odeur de jav el.

Pour s’assurer qu’il contient bien du Dakin, les l aborantines décident de déterminer l a valeur de la concentration en quantité d e matière de cette solution inconnue. Problématique : La solution inconnue est-elle du Dakin ? A la fin de cette activité, je dois savoir :  Réaliser un dosage spectrophotométrique à partir d’une gamme étalon donnée. (REA-Prépa ECE)  U T I L I S E R UN L O G I C I E L D ’ A C Q U I S I T I O N P O U R E T A B L I R U N E C O U R B E D ’ E T A L O N N A G E . P A RT I E 1 : E C H E L L E DE T E I NT E Document 1 : Matériel mis à disposition  ○ ○    Solut ions (S 1 , S 2 , S 3 et S 4 ) de permanganate de potass ium de concentrations connues : S 1 : c 1 = 10, 0 x 10 - 5 mol.L - 1 ○ S 2 : c 2 = 8,0 x.... »