On va étudier la cinétique de la transformation chimique décrite par la réaction suivante:
Parmi les espèces en solution, seul le diiode est coloré, il présente une couleur jaune. On peut donc le doser par spectrophotométrie. Question On utilise le spectrophotomètre pour réaliser la mesure de l'absorbance d'une solution aqueuse de diiode de concentration. On mesure alors une absorbance. Sachant que l'absorbance A est proportionnelle à la concentration en diiode, déterminer le coefficient de proportionnalité k. Solution L'absorbance A d'une espèce en solution est directement reliée à sa concentration C dans la solution selon la loi de Beer-Lambert:
A sans unité, C en, k en
donc
Application Numérique (A. N. Cinétique - Exercice : Etude d'une transformation par spectrophotométrie (tiré de Bac S, Polynésie 2007). ):
Question Compléter le tableau d'avancement ci-dessous:
Question Quelle relation littérale existe-t-il entre l'avancement x et la concentration en diiode dans le mélange réactionnel? Question En déduire la relation littérale entre l'absorbance A et l'avancement x de la réaction étudiée.
Pour Doser Par Spectrophotometrie D Une Solution Jaune La
L'abscisse de ce point de la droite d'étalonnage est la concentration
avec
la concentration de la solution analysée (voir étape 2 du schéma). Étapes pour déterminer la concentration d'une solution à partir d'une mesure d'absorbance et de la droite d'étalonnage correspondante.
Pour Doser Par Spectrophotometrie D Une Solution Jaune De Lorraine… Salva
• Quantitative: utile pour un dosage; c'est une méthode rapide et précise, basée sur l'exploitation de la relation de Beer - Lambert qui relie l'absorption à la concentration des molécules en solution, pour une longueur d'onde λ donnée.
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Cet effet, même si il est généralement faible, ne doit pas être négligé. Afin de s'affranchir de cette contribution on mesure l'absorbance d'une cuve remplie du solvant (de l'eau distillée dans notre cas) et on retranche cette valeur à la valeur mesurée pour la cuve remplie de la solution à étudier. Cette correction est prévue par les fabricants de spectromètres UV-visible. Pour doser par spectrophotometrie d une solution jaune blanc. Deux approches sont alors possibles. Dans la première on fait une mesure de la cuve remplie d'eau et on indique à l'appareil que la valeur de l'absorbance est égale à 0 et ensuite on mesure la solution étudiée. La deuxième fait appel à un spectromètre équipé d'un double faisceau: on mesure simultanément la cuve remplie de solvant et la cuve remplie de solution à étudier et le logiciel de l'appareil retranche la première contribution à la seconde. Complément: La constante k D'après le cours du premier semestre on a
avec:
coefficient d'absorption molaire qui dépend de la longueur d'onde du rayonnement utilisé (dans le domaine du visible).
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Pour le dosage on fixera cette valeur à la longueur d'onde du maximum d'absorption
de l'espèce chimique étudiée. On devra toujours travailler à longueur d'onde constante. est l'épaisseur de solution traversée par le rayonnement (voir schéma ci-dessus) Méthode: Droite d'étalonnage On doit disposer de solutions étalons qui contiennent l'espèce en solution que l'on veut doser. Dosage des fluorures » Analytical Toxicology. On mesure l'absorbance A de ces solutions étalons pour une gamme de concentration suffisante pour établir correctement la courbe d'étalonnage qui est d'après la loi de Beer-Lambert une droite si on trace A = f(C), voir figure ci-dessous. Mesure d'absorbance de solutions étalons qui contiennent la substance à doser à des concentrations différentes. L'évolution de A en fonction de C est modélisée par une droite qui passe par l'origine (loi de Beer-Lambert) Méthode: Déterminer la concentration de la solution à étudier à partir de la droite d'étalonnage. On mesure l'absorbance
de la solution à étudier et on détermine le point de la droite d'étalonnage de même absorbance (), voir étape 1 du schéma.
Puis, pour les 4 dilutions, on opère exactement comme pour les solutions filles (gamme d'étalonnage). On lit les D. O pour chaque dilution à 680 nm. Seules les valeurs des D. O qui sont comprises dans le domaine de linéarité de la courbe sont retenues, entre 0. 088 et 0. 345 dans notre exemple. Puis, si l'on lit pour la dilution 1/2ème une valeur de D. O de 0. 285)
L'équation de droite obtenue permet de calculer pour chaque D. O (y) la concertation correspondante (x): on a:
x = (y-0. 0254)/0. Pour doser par spectrophotometrie d une solution jaune la. 2576
Pour y = 0. 285: x = 1 mg/L
La concentration de l'échantillon est égale au produit de la concentration de la dilution et l'inverse du taux de dilution;
C'est-à-dire: X = x. 2 = 2 mg/L (pour 1/2ème)
* pour les autres dilutions on suit les mêmes calculs, puis on calcule la moyenne arithmétique:
Si j'ai les D. O des dilutions 1/2ème et 1/5ème comprises dans le domaine de linéarité de la courbe alors:
X1 = (X1/2 + X1/5) /2 mg/L
(X1 est la concentration finale en ions fluorures de l'échantillon)
Courbe d'étalonnage (concentration des fluorures en fonction de la densité optique mesurée à 680 nm)
Définition: L'absorbance A d'une solution est calculée à partir de l'intensité du rayonnement, émis par la lampe du spectrophotomètre et de l'intensité I observée après le passage du rayonnement à travers la solution (voir schéma). On définit. C'est une grandeur sans unité donnée directement par le spectrophotomètre. Pour doser par spectrophotometrie d une solution jaune de lorraine… salva. Schéma indiquant l'évolution de l'intensité du signal lumineux UV-visible après son passage dans la cuve qui contient une substance absorbante. Définition: Loi de Beer-Lambert L'absorbance A d'une espèce en solution est directement reliée à sa concentration C dans la solution selon la loi de Beer-Lambert:
Attention: Cette relation n'est valable que pour des solutions de faible concentration. Il sera donc souvent nécessaire de diluer la solution à étudier si elle est trop concentrée. On remontera à la concentration initiale ensuite en utilisant le facteur de dilution. Attention: Le solvant (l'eau en solution aqueuse) et la cuve qui contient la solution mesurée absorbent également une partie du faisceau lumineux.
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