Couleur rappels Lumière blanche Lumière transmise Collège : « il absorbe tout sauf le bleu »

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