Couleur rappels Lumière blanche Lumière transmise Collège : « il absorbe tout sauf le bleu »
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Couleur rappels
Lumière blanche
Lumière transmise
Collège : « il absorbe tout sauf le bleu »
le sulfate de cuivre absorbe une plage de radiation
Seconde : à une couleur correspond une longueur d’onde
Spectre de la lumière blanche 380 700
(nm)
Spectre de la lumière blanche ayant traversé la solution bleue
Couleur du sulfate de cuivre
Couleur absorbée
Couleur complémentaire
Couleur de CuSO4
Couleur complémentaire
620 nm
approximatif)
Suivi d’une transformation chimique lente
par spectrophotométrie
La transformation d’un système chimique est-elle toujours rapide ?
Un spectrophotomètre
réglage de lecture de A
cuvetransparente
lumière incidente lumière transmise
> < L
cuve transparente
solution colorée
Principe de la mesure de l’absorbance A
On va mesurer la proportion de lumière absorbée par cette espèce chimique colorée.
De quels paramètres dépend A ?
lumière incidente
violette
lumière transmise
A dépend de la longueur d’onde
Deux solutionsde concentrations différentes
A dépend de la concentration
L 1 L 2
La même solution dans deux béchersd’épaisseurs différentes
A dépend de l’épaisseur de la solution
Loi de Beer-Lambert :
A ( ) . L . c
= cste k
car L = cste et aussi
Donc
A k . c
A est proportionnelle à c
Une transformation chimique lente mettant en jeu un réctif ou un produit coloré peut être suivie par spectrophotométrie
COMMENT ?
ON mesure A à différentes dates on a A=f(t)
comme A est proportionnelle à la concentration ,on a c= f(t)
donc x=f(t)
Exemple : On mélange à t = 0
20,0 mL d’une solution aqueuse acidifiéede permanganate de potassiumà 2,00.10-3 mol.L-1
et 20,0 mL d’une solution aqueused’acide oxaliqueà 5,00.10-2 mol.L-1
L’ion permanganate réagit lentement avec l’acide oxalique H2C2O4 selon la réaction :
2 MnO4 + 5 H2C2O4 + 6 H +
2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O
MnO4- est la seule espèce chimique colorée
Le mélange réactionnel se décolore lentementcar MnO4
- disparaît lentement.
1- Choix de la longueur d’onde
Spectre d’absorption de l’eau pure
Spectre d’absorption d’une solutionde permanganate
Le permanganate absorbe principalement dans le vert
= 540 nm
couleurde MnO4
-
couleurcomplémentaire
590 nm(approximatif)
2- Suivi temporel de l’absorbance A
MnO4- disparaît; A
diminue …
t (s) 0 200 400 500 600 700 8001000
1100
A 2,00 1,93 1,68 1,45 1,16 0,77 0,48 0,12 0,03
… mais on peut calculer directement [MnO4
-]i !
Pour obtenir A à t = 0, on mesure l’absorbanced’un mélange où les réactifs autres que MnO4
-
sont remplacés par de l’eau …
3- Tracé et exploitation de la droite d’étalonnage
A = k céchelle de teintes; c croissantes
k = = 2005
L.mol-
1
A
c
A = f(c)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
0,E+00 2,E-04 4,E-04 6,E-04 8,E-04 1,E-03
c (mol.L-1)
A
t (s) 0 200 400 500 600 700 8001000
1100
[MnO4-]
(mmol.L-
1)
c = A / k
0,720,84 0,380,58 0,24 0,06 0,010,961,00
[MnO4- ] = f(t)
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 200 400 600 800 1000 1200
t (s)
[MnO
4- ] (
mm
ol.L
-1)
[MnO4-]i
[MnO4-]i
2
t1/2
Par le calcul, à t = 0,
[MnO4-]i =
i4
mél mél
n(MnO ) CVV V
3 33 1
3
2, 00.10 . 20, 0.101, 00.10 mol.L
40, 0.10
soit 1,00 mmol.L-1