Solutions préparées 1 2 3 4 5

[I 2] (×10-3 mol.L-1) 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5

Volume de solution mère à prélever (mL)

A480nm

TP de Chimie 3 Chapitre n°3 (Suivi temporel d’une transformation chimique)

SUIVI D’UNE TRANSFORMATION CHIMIQUE PAR SPECTROPHOTOMÉTRIE

Objectifs : • découvrir une méthode physique d’analyse : la mesure de l’absorbance d’une solution par spectrophotométrie. • doser une solution par spectrophotométrie. • suivre l’évolution temporelle d’un système chimique par spectrophotométrie.

I. PRINCIPE DE LA SPECTROPHOTOMÉTRIE.

Se référer à l’activité de chimie 3d.

II. LA SPECTROPHOTOMÉTRIE, UNE MÉTHODE DE DOSAGE.

II.1. Principe. On considère la réaction d'oxydation des ions iodure I- par les ions peroxodisulfate en solution aqueuse. Cette réaction lente et totale, met en jeu les couples oxydant/réducteur suivants :

I2(aq)/I-(aq) et S2O8

2-(aq) / SO4

2-(aq)

L'équation chimique de la réaction associée s'écrit: 2 I-

(aq) + S2O82-

(aq) = 2 SO42-

(aq) + I2(aq) Le diiode I2 formé est une espèce colorée, elle absorbe certaines radiations lumineuses, on va donc pouvoir suivre l’évolution de la transformation au cours du temps par spectrophotométrie (la représentation graphique A = f (λ) pour une solution de diode est donnée à la figure ci-contre).

II.2. Réalisation de la courbe d'étalonnage.

a. Manipulation Les solutions de diiode sont préparées dans les conditions qui seront celles de l'étude cinétique. � À partir d’une solution mère de diiode à 2,5.10-3 mol.L-1 , préparer 25 mL de chacune des solutions filles de molarité

indiquée dans le tableau ci-dessous. Faire un calcul justifiant chaque préparation. � Régler le zéro du spectromètre avec le mélange suivant : 10,0 mL de solution d'iodure de potassium et 10,0 mL d'eau

distillée. � Pour une longueur d'onde de 480 nm, mesurer l'absorbance des solutions préparées de la moins concentrée à la plus

concentrées en diiode I2.

b. Exploitation • Tracer la courbe d'étalonnage de l'absorbance en fonction de la concentration (A = f([I 2])). • Déterminer le coefficient de proportionnalité entre A et [I2]. En déduire la valeur du coefficient d’absorption molaire

εI2(λ=480 nm) sachant que les cuves mesurent 1,0 cm de côté. • La teinture d’iode vendue en pharmacie est une solution de diiode dans l’alcool. La composition indiquée par le fabricant

pour 1000 mL de teinture d’iode est de 850 g d’alcool (éthanol), 50 g de diiode, 30 g d’iodure de potassium et 70 g d’eau distillée. On a mesuré l’absorbance d’un échantillon de teinture commerciale diluée 100 fois. Le résultat donné par le spectrophotomètre est A = 0,89 . En déduire la valeur de la concentration en diiode de la solution commerciale. Comparer cette valeur déterminée par spectrophotométrie à celle indiquée par le fabricant.

III. APPLICATION AU SUIVI TEMPOREL D’UNE RÉACTION CHIMIQUE.

a. Manipulation � Régler le zéro du spectrophotomètre avec le même mélange que celui utilisé pour la courbe d'étalonnage. � Introduire dans un bécher 10 mL de peroxodisulfate de sodium (à 1,0.10-2 mol.L-1). � Ajouter 10 mL d'iodure de potassium (à 0,5 mol.L-1) et déclencher le spectrophotomètre. Agiter le mélange. � Remplir la cuve de spectrophotométrie avec le mélange réactionnel et la placer dans le spectrophotomètre. � Relever les valeurs d'absorbance (réfléchir quand arrêter les mesures !).

b. Exploitation • En utilisant la courbe d'étalonnage, calculer les valeurs de concentration en diiode correspondant aux valeurs d'absorbance. • Tracer la courbe d'évolution temporelle de la concentration en diiode [I2] = f(t). Décrire la courbe obtenue. • Calculer les quantités de matière des réactifs à l'état initial. Déterminer le réactif en défaut. • Construire un tableau d'avancement et réaliser un bilan de matière à l'état final. • Calculer la valeur théorique de la concentration en diiode à l'état final et comparer cette valeur à celle obtenue par

spectrophotométrie au bout de 20 min. À cet instant, peut-on considérer que la transformation est terminée?