Méthodes physiques d'analyse d'un système chimique

Introduction

• Sujet : Méthodes physiques d'analyse d'un système chimique
• S'adresse aux élèves de terminale

Dosages par Étallonage

La Loi de Beer-Lambert et la Loi de Koller

• Détermination de la concentration d'une espèce en solution
• Comparaison de grandeur physique mesurée à des solutions étalon
• Graphe typique : Grandeur (Ordonnée) vs. Concentration (Abscisse)
• Courbe d'étalonnage : Fonction linéaire passant par l'origine
  • Pour concentrations élevées, relation n'est plus linéaire

Dosage Spectrophotométrique

• Mesure de l'absorbance (capacité d'une solution à absorber une longueur d'onde)
• Étapes :
  1. Déterminer la longueur d'onde où l'absorbance est maximale (λ_max)
  2. Régler l'appareil sur λ_max et mesurer l'absorbance de solutions étalon
  3. Utiliser la courbe d'étalonnage pour déterminer la concentration d'une solution inconnue
• Loi de Beer-Lambert
  • Absorbance = Coefficient d'extinction molaire × épaisseur de la solution traversée × concentration
  • Simplifié : A = k × c (où k est une constante)
  • Relation valable pour des concentrations pas trop élevées
  • Absorbance n'a pas d'unité

Dosage Conductimétrique

• Mesure de la conductivité (σ)
• Conductivité notée σ, unité : S·m⁻¹
• Formule : σ = Σ (λ_i × c_i), où λ : conductivité molaire ionique
  • Conversion nécessaire : C en mol·m⁻³
  • Exemple de calcul avec du NaCl
• Loi de Kohlrausch
  • Valable pour des concentrations diluées et un seul soluté ionique
  • Formule : σ = K × c (où K est une constante de proportionnalité)

Détermination de la Quantité de Gaz

Loi des Gaz Parfaits

• Formule : PV = nRT
  • P : Pression (Pa)
  • V : Volume (m³)
  • n : Quantité de matière (mol)
  • R : Constante des gaz parfaits (8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹)
  • T : Température (K)
  • Conversion : °C → K (T(K) = T(°C) + 273,15)
• Volume Molaire (V_m)
  • Fixation de la quantité de matière à 1 mol
  • Dépend de la température et de la pression
  • À 20°C et 101325 Pa, V_m ≈ 24 L
  • Une mole de gaz occupe 24 L à ces conditions

Spectroscopie UV-Visible et Infrarouge

Spectroscopie UV-Visible

• Mesure de l'absorbance entre 100 et 800 nm (UV proche et visible)

Spectroscopie Infrarouge

• Mesure de la transmittance (désigne combien une longueur d'onde traverse une solution)
  • Transmittance = 10^(-Absorbance)
• Utilisation de longueurs d'onde 2,5 - 25 μm
• Donne des informations sur les types de liaisons chimiques présentes
• Graphe : Transmittance (Ordonnée) vs. Nombre d'ondes (Abscisse)
  • Nombre d'ondes = 1 / Longueur d'onde
• Identification de bandes caractéristiques en comparant le graphe à une table de valeurs
• Qualification des bandes : intensité (forte, moyenne, faible) et largeur (fine, large)