La solution obtenue s’appelle la solution
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  TP : SUIVI TEMPOREL D’UNE REACTION CHIMIQUE par SPECTROPHOTOMETRIE I – Première partie Objectif : Déterminer la valeur de la concentration cx d’une solution colorée à l’aide d’une échelle de teintes et d’un spectrophotomètre.
Le diiode de formule chimique I2 est solide à température ambiante. Il peut se dissoudre dans l’eau. On obtient alors une solution aqueuse de diiode. Vous disposez d’une solution S de diiode à une concentration c0 = 5,0.10–2 mol.L-1. En ajoutant de l’eau à cette solution, on réalise une dilution : la solution obtenue s’appelle la solution fille, celle de départ est la solution mère. Cette opération de dilution est très courante en chimie, il faut la mener avec le plus grand soin si on veut obtenir un maximum de précision sur la concentration de la solution fille obtenue. Vous disposez pour cela du matériel suivant :
On veux fabriquer un volume V1 = 200 mL de solution fille de concentration c1 = 5,0.10–3 mol.L-1 en diiode.
On dispose de la solution S de diiode de concentration c0 = 5,0.10–2 mol.L-1. A partir de S, on a préparé des solutions étalons en introduisant V (mL) de S (à la burette) dans des fioles jaugées de volume Vf de 50,0 mL puis on a complété avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge (voir tableau n°1 ci- dessous). Les 9 solutions (8 filles et la mère) sont numérotées et au bureau. Compléter le tableau en indiquant les concentrations des solutions filles 1, 2, 3, 4 à 8.
Tableau n°1 :
Toute solution colorée absorbe plus ou moins les radiations lumineuses du spectre du visible. L’absorption d’une radiation lumineuse par une entité chimique (atome, molécule ou ion) dépend en particulier de la longueur d’onde de la radiation. La grandeur physique qui caractérisel’absorption est l’absorbance A, mesurée par le spectrophotomètre. C’est une grandeur sans unité. On se propose d’étudier l’absorption du diiode en solution pour la radiation de longueur d’onde = 600 nm. On remarquera que ce n’est pas la longueur d’onde qui correspond au pic d’absorption (situé dans l’ultraviolet). Cela permet de ne pas dépasser les limites de mesure du spectrophotomètre.
Chaque groupe (numéroté) remplit ensuite 1 cuve avec la solution colorée étalon correspondante. Mesurer l’absorbance A600 des solutions étalons en suivant le mode d’emploi du spectrophotomètre. La solution de référence qui permet de faire l’étalonnage du spectrophotomètre est une solution de iodure de potassium à 0,50 mol.L–1. Cette solution incolore est le solvant des solutions colorées. Ceci est exceptionnel : cette solution de référence est très souvent l’eau, solvant des solutions aqueuses.
Comme c’était le cas en 1ère S pour la conductance G d’une solution (conductimétrie), la relation entre l’absorbance A et la concentration permet de tracer une courbe d’étalonnage. Tracer cette courbe A600 = f(c) à l’aide de Synchronie. On utilisera les fiches méthodes n°1 et 2, en créant les variables A1 pour l’absorbance et c pour la concentration (ne pas mettre d’unité pour la concentration)
Le spectrophotomètre fait passer une radiation (lumière) monochromatique (une seule longueur d'onde) à travers une longueur l (longueur de la cuve du spectrophotomètre) de solution et mesure l'absorbance A (grandeur liée à la quantité de lumière absorbée par la solution). La loi de Beer-Lambert donne :
La loi s’écrit souvent plus simplement sous la forme : A= k [X ] avec k coefficient d’absorption en L.mol–1 , constante qui dépend de la longueur d’onde. Dans le cas présent, l’espèce colorée est le diiode, [I2] = c et la loi s’écrit A = k. c. On retiendra la loi de Beer-Lambert sous la forme : pour une longueur d’onde donnée, l’absorbance d’une entité chimique en solution est proportionnelle à sa concentration. L’expérience montre que cette loi n’est pas vérifiée quand l’absorbance est trop grande (A>2) c’est-à-dire pour des solutions colorées trop concentrées.
II – Deuxieme partie Objectif : Faire un suivi temporel d’une réaction chimique par spectrophotométrie (2e exemple de méthode physique) Il s’agit de la réaction entre les ions iodure I– (incolores) et les ions peroxodisulfate S2O82– (incolores) des couples I2(aq) /I(aq)– et S2O82–(aq) / SO42–(aq) . Cette réaction a déjà été étudiée dans le TP de chimie précédent. On se propose de mesurer l’absorbance de cette solution au cours de la réaction et d’en déduire l’évolution des concentrations des espèces présentes.
Lorsque vous lancer Synchronie, une fenêtre apparaît indiquant que le colorimètre est reconnu. Choisir OK, une fenêtre apparaît alors, représentant l’absorbance et la transmission en fonction du temps.
- La solution de référence qui permet de faire l’étalonnage du spectrophotomètre est une solution de iodure de potassium à 0,50 mol.L–1. - Placer une cuve contenant ce solvant dans le colorimètre. - Placer votre colorimètre sur la longueur d’onde souhaitée : 587 nm - En déplaçant le bouton réglage du blanc et appuyant plusieurs fois sur F10, régler la transmission sur 100%. - Retirer la transmission de la fenetre 1.
Choisir paramètres puis
- Prélever avec précision 10,0 mL d’iodure de potassium à 0,50 mol.L–1. Placer ce prélèvement dans un bécher. - Prélever avec précision puis placer dans un 2ème bécher 10,0 mL de peroxodisulfate de potassium à 0,050 mol.L–1. RAPIDEMENT : - Verser le contenu du 2ème bécher dans le premier, - Remplir une cuve de spectrophotométrie, - Introduire la cuve dans le colorimètre dans le bon sens, - Lancer l’acquisition. Patienter, quoique fasse le logiciel, même s’il parait « planté ».
En fin d’acquisition on observe sur l’écran la courbe A = f(t)
Commenter l’aspect de la courbe.
Remarque : la dérivée de X par rapport à Y s’écrit avec Synchronie sous la forme deriv(X,Y). Partie A : La transformation d’un système chimique est-elle toujours rapide ? TS χ Chap 03 Page sur | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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