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L'énoncé On a une solution de permanganate de potassium de concentration inconnue $C_1$ et on veut connaître la quantité de matière présente dans cette solution. Pour s'assurer du résultat, on procède de deux manières différentes: un dosage des ions permanganates $MnO_4^-$ (aq) par les ions fer II $Fe^{2+}$ (aq); et un dosage par étalonnage spectrophotométrique. Les ions permanganates donnent à la solution une couleur violette. I. Dosage du permanganate de potassium par les ions fer II Pour effectuer ce dosage, on verse dans un bécher $20$ mL de la solution de permanganate de potassium de concentration $c_p$ inconnue. On remplit une burette graduée de solution d'ions fer II de concentration $[Fe^{2+}] = 1, 0 \times 10^{-2}$ mol/L. On verse millilitre par millilitre la solution d'ions fer II dans le bécher, jusqu'à ce que la solution contenue dans le bécher change de couleur. Le volume de solution d'ions fer II versé dans le bécher au moment du changement de couleur est appelé volume équivalent $v_E$; on a $v_E = 15$mL.
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Contenu L'objectif est de déterminer, avec la plus grande précision possible, la concentration d'une espèce chimique dissoute en solution à partir de solutions étalons à des concentrations connues. I Principe Le dosage par étalonnage repose sur l'utilisation de solutions (appelées solutions étalons) qui contiennent l'espèce chimique à doser à différentes concentrations connues. Elles sont préparées par dilution à partir d'une solution mère de concentration connue. La concentration de l'espèce chimique à doser influe sur une grandeur physique mesurable comme la masse volumique, l'indice optique, etc. On compare ensuite la grandeur physique mesurée pour l'échantillon à celles des solutions étalons afin de déterminer la concentration de l'échantillon. II Comparaison à une échelle de teintes Une échelle de teintes est réalisée avec des solutions contenant une espèce colorée à des concentrations connues. On compare, dans des conditions identiques d'observation, la teinte de la solution inconnue avec celles de l'échelle de teintes.
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Spectroscopie UV-visible La spectroscopie UV-visible utilise des rayonnements compris entre 100 nm et 800 nm. Ces rayonnements peuvent être absorbés par les électrons de certaines liaisons moléculaires. La couleur apparente d'une espèce colorée éclairée sous lumière blanche se déduit de son spectre dans le domaine du visible: il s'agit de la couleur complémentaire du rayonnement pour lequel l'absorbance est maximale. Pour une longueur d'onde donnée, l'absorbance d'une solution, sans unité, correspond à la somme des absorbances dues à chaque espèce colorée X i (aq). C'est la loi de Beer-Lambert:: absorbance de la solution à la longueur d'onde: coefficient de proportionnalité à la longueur d'onde (L·mol -1): coefficient d'absorption molaire à la longueur d'onde (L·mol -1 ·cm -1): épaisseur de la cuve (cm): concentration de l'espèce colorée (mol·L -1) Spectroscopie IR La spectroscopie infrarouge utilise des rayonnements de longueur d'onde comprise entre 2, 5 μm et 25 μm (soit 4 000 à 400 cm -1).
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Question 7 On dilue dix fois la solution de départ, puis on mesure l'absorbance de la solution diluée. On trouve $A_2 = 1, 65$. Calculer la concentration $C_2$ de la solution diluée puis la concentration $C_1$ de la solution initiale. On a $C_2 = \dfrac{1, 65 \times 10^{-4}}{0, 22} = 7, 5 \times 10^{-4}$ mol/L. Or on a dilué $C_1$ dix fois donc $C_1 = 10 \times C_2 = 7, 5$ mmol/L.
1. Absorbance d'une solution Une solution colorée absorbe une partie de la lumière qui la traverse. a. Absorbance L'absorbance d'une solution, notée A, est une grandeur physique qui mesure la quantité de lumière absorbée en fonction de la lumière qui traverse un échantillon de solution. L'absorbance n'a pas d'unité et qui dépend de la longueur d'onde de la lumière et de la concentration de l'espèce colorée de la solution. L'absorbance d'une solution se mesure à l'aide d'un spectrophotomètre. b. Principe de fonctionnement du spectrophotomètre Un flux de lumière monochromatique est envoyé à travers un échantillon de la solution colorée placée dans une cuve. Un détecteur mesure le flux lumineux en sortie. L'absorbance est directement affichée sur un écran du c. Influence de la longueur d'onde La courbe ci-dessous donne le spectre d'absorption d'une solution de diiode de concentration molaire 10–4 mol. L–1 (dans l'iodure de potassium à 0, 1 mol. L -1) en fonction de la longueur d'onde de la lumière monochromatique.
Caractéristique illustrant la loi d'Ohm Cellule de mesure d'un conductimètre ➜ Attention à l'unité utilisée pour les concentrations dans la loi de Kohlrausch: elles doivent être exprimées en (mol·m -3). ➜ Conversion d'unité: 1 mol·m -3 = 10 -3 mol·L -1. ➜ Vérifier la relation entre la concentration d'un ion et la concentration de la solution en soluté apporté. Pour la solution;, de concentration en soluté apporté, on a et. Friedrich Kohlrausch ► Friedrich Kohlrausch (1840-1910) est un physicien allemand qui s'est intéressé à la conductivité des solutions, mais aussi à la conduction thermique. Principe de l'analyse spectroscopique L'analyse spectroscopique est une technique basée sur l'absorption de certains rayonnements par la substance à analyser. Un rayonnement incident de longueur d'onde connue traverse la substance étudiée, puis le rayonnement transmis est analysé. On distingue la spectroscopie UV-visible de la spectroscopie IR, car ces deux techniques utilisent des rayonnements de longueurs d'onde différentes et fournissent des informations différentes.