bonjour à tous et bienvenue dans cette vidéo consacrée aux méthodes physiques d'analyse d'un système chimique chapitre de ton cours de terminale dans un premier temps on va commencer par avoir les dosages par étalonnage ça sera l'occasion d'étudier la loi de berlembert et la loi de Koller dans un deuxième temps on verra comment on peut déterminer une quantité de gaz notamment à travers la loi des gaz parfaits et le volume molaire et enfin on terminera en étudiant la spectroscopie notamment à travers la spectroscopie UV visible et la spectroscopie infrarouge dans un dosage par étalonnage on va chercher à déterminer la concentration d'une espèce en solution en comparant une grandeur physique qu'on va mesurer à une grandeur physique de solutions et talons alors dit comme ça ça peut avoir l'air assez compliqué mais tu vas voir que ça ne l'est absolument pas généralement tu vas te retrouver avec une courbe qui aura cette tête là en ordonnée tu auras une grandeur et en abscisse tu auras la concentration souvent en molle par litre et tu auras une courbe d'étalonnage alors note bien que cette courbe ça peut être n'importe quelle fonction mathématique mais que à travers les deux exemples qu'on te demande de connaître en terminale cette courbe ça sera une fonction linéaire autrement dit elle passera par l'origine et elle vérifiera des relations de proportionnalité ce qui est assez pratique pour voyez ça d'un point de vue mathématique et pour l'exploiter on aura tout simplement à mesurer la grandeur de notre solution à reporter la valeur sur la courbe d'étalonnage pour en déduire la concentration si on résume tout ça tu l'as avant de faire la mesure tu fais une unique mesure de grandeur et tu en déduis une concentration alors comme je te le disais et si on va se focaliser sur les courbes qui sont linéaires parce que la proportionnalité c'est quand même vachement plus simple et ça ça implique notamment que ce qu'on va voir ça ne fonctionne pas tout à fait au concentrations élevée faut concentration trop élevée les fonctions ne sont plus forcément linéaires dans ce cas là ça ne marchera plus qu'on va voir ensemble premièrement on peut réaliser un dosage spectrophotométrique dans ce cas là la grandeur physique mesurée ça va être l'absorbance de la solution et l'absorbant c'est tout simplement la manière dont la solution absorbe une longueur d'onde donnée et ça c'est une manière physique de dire est-ce que ma solution est foncée à une couleur donnée par exemple ici on a quatre solutions étalon elles n'ont pas la même absorbance et c'est pour ça que les solutions de droite tu les perçois plus foncées que celles de gauche lorsqu'on a un dosage spectrophotométrique à réaliser on peut voir ça en trois étapes sachant qu'en fonction de l'exercice qu'on te demandera de réaliser il se peut passe toutes ces trois étapes à réaliser on pourra par exemple directement te faire travailler sur la troisième étape en te donnant directement la droite d'étalonnage déjà faite là on est dans le cas extrême où on te demande de tout réaliser on pourrait par exemple te proposer de faire ça en TP dans l'étape une on va chercher à quelle longueur d'onde notre solution absorbe le maximum pour s'envoyer un appareil pour tracer ce qu'on appelle un spectre d'absorption et la valeur la plus élevée ça sera le pic d'absorbance et ça correspond au maximum d'absorbance on note cette valeur généralement lambda max bon ici dans mon exemple c'est 620 nanomètres mais la valeur n'a absolument aucune importance à partir de l'étape 2 on va régler l'appareil sur la longueur d'onde d'amax puisqu'on vient de déterminer que c'est à cette longueur d'onde que la solution a le maximum d'absorbance on va régler l'appareil à cette longueur d'onde et tu vois que le graphique ici il change en ordonnée on a toujours l'absorbance mais en abscisse cette fois-ci on a la concentration et maintenant on va pouvoir réaliser la droite d'étalonnage avec des solutions étalon pour ça on va avoir un ensemble de solutions dont on connaît parfaitement la concentration et ici si jamais tu es en TP on pourrait te demander de mesurer l'absorbance toi-même avec un appareil et si jamais tu d'un contrôle on te donnera directement l'absorbance également ici c'est le cas on te donne la concentration et l'absorbance pour chacune des solutions première solution on a une concentration de 0,08 molle par litre et une absorbance de 0,08 on peut placer un point on a une deuxième solution de concentration 0,12 Mo par litre et une absorbance de 0,12 on place un deuxième point et ainsi de suite ici on a une troisième solution on détermine donc un troisième point à partir de cet ensemble de points on trace la droite d'étalonnage on essaie de passer au mieux par les points et par l'origine dans l'étape 3 maintenant on va avoir une solution dont on ne connaît pas la concentration on va prendre un appareil on va mesurer l'absorbance on va venir reporter la valeur de l'absorbance sur notre graphique et on pourra en déterminer la valeur de la concentration donc ici dans l'exemple 0,14 molle par litre alors on l'a dit et on vient de le voir il existe une relation linéarité entre l'absorbance et la concentration ça c'est ce qu'on appelle la loi de Beer-Lambert et elle est valable pour des concentrations pas trop élevés je reste volontairement vague sur le pas trop élevé mais sachant que dans un contrôle si jamais on te demande d'utiliser la loi de bar Lambert c'est qu'on est dans ce cadre là la loi de bar Lambert on peut la retenir sous ces deux formes si on fait un premier focus sur la première forme on a l'absorbance qui égale au coefficient d'extinction molaire fois l'épaisseur de la solution traversée il faut la concentration pour ici il y a des choses qui sont pas très pratique le coefficient d'extinction molaire ça ne parle pas trop et l'épaisseur de la solution traversée bah ça ça dépend si tu prends un tube à essai un bécher une bouteille d'eau ça dépend vraiment du matériau que tu utilises pour mettre ta solution généralement on va plutôt retenir cette forme qui est un peu plus compacte et dans laquelle on vient regrouper le coefficient d'extinction molaire et l'épaisseur de la solution traversée et ça on nomme k puisque c'est une constante mais ça ça implique que si au début de ton expérience tu as pris un tube à essai qui a 2 cm d'épaisseur dans toute la suite de ton expérience tu devras avoir un tube à essai qui a 2 cm d'épaisseur le jour d'un contrôle à l'écrit ça n'a pas trop d'importance puisque de toute façon tu ne feras pas de manipulation mais le jour d'un TP c'est quand même quelque chose à garder à l'esprit et comme tu le vois l'absorbance ça n'a pas d'unité le deuxième type de dosage par étonnage qu'on peut faire c'est le dosage conductimétrique dans ce cas là la grandeur physique mesurée ça sera la conductivité de la solution et la conductivité on va la par la lettre Sigma et la conductivité elle a en Siemens par mètre au niveau de la formule pour calculer la conductivité ça fait appel à un symbole somme en mathématiques donc ça peut être un peu perturbant la première fois qu'on voit ça mais encore une fois on va faire un petit exemple et tu vas voir que c'est pas si compliqué que ça la conductivité c'est donc égale à la somme des produits des conductivités moderieux uniques fois les concentrations de chaque ion qu'il y a dans ta solution attention ici tu le vois la concentration elle est en molle par mètre cube contrairement à d'habitude ou la concentration est très souvent en molle par litre ça implique que tu auras souvent une conversion à faire ici voyons ça avec un petit exemple on te demande de calculer la conductivité d'une solution de chlorure de sodium autrement dit du sel de table de concentration c est égal à 1,5 x 10 puissance - 3 mol par litre je te rappelle la formule sachant que si tu es au lycée que tu vas passer le bac cette année on te la rappelle pas on a donc la concentration 1,5 x 10 puissance - 3 molle par litre sachant que le chlorure de sodium c'est du na C l la concentration des ions chlorure et des ions sodium sera donc égal à cette concentration et lorsqu'on veut convert une concentration qui en molle par litre en molle par mètre cube on doit multiplier par 1000 on voit ici que dans la formule ça fait appel au conductivité molaire ionique le symbole lambda on les a pas mais le jour de l’intero sentent les oreilles donnés ici on t'aurait rappelé le lambda du N+ et le lambda du cm- on peut donc directement passer à l'application numérique on a la concentration du N+ c'est 1,5 ça conductivité molaire ionique c'est 5,0 x 10 puissance - 3 dans notre solution on a une deuxième espèce ionique qui est le sel moins donc on continue on ajoute le signe plus la conductivité molaire ionique du CM1 c'est 7,6 x 10 puissance - 3 et sa concentration c'est 1,5 si on avait eu une troisième espèce ionique dans notre solution on aurait ajouté un autre symbole plus et on aurait continué l'opération et ainsi de suite si on en avait quatre on aurait continué et ainsi de suite on fait l'application numérique et on trouve une conductivité de 1,9 x 10 puissance - 2 Siemens par mètre on a vu tout à l'heure la loi de Beer-Lambert pour les dosages spectrophotométriques et bien en fait on a la même chose avec les dosages conductimétriques on a la loi de mais ici il y a quand même des choses à préciser cette loi de colruche elle est valable pour des concentrations diluées et avec un seul soluté ionique dans notre exemple précédent notre soluté ionique c'était du sel de table là ça fonctionnait mais si on venait rajouter encore des espèces ioniques supplémentaires dans notre solution là ça ne fonctionnait plus du tout et cette relation de proportionnalité nous dit que la conductivité c'est égal à K le coefficient de proportionnalité X c la concentration en mol par litre du soluté ionique qu'on a mis dans notre solution et tu vois qu'on se retrouve avec une formule qui est relativement similaire à la loi de berlandmer les exercices seront relativement similaires lorsque tu auras une courbe pour l'exploiter ça sera la même chose dans cette deuxième partie on va voir comment on peut déterminer une quantité de gaz pour ça on pourra souvent utiliser la loi des gaz parfaits qui relie plusieurs grandeurs d'un gaz cette loi des Guess parfaite en a eu en quelque sorte une version light jusqu'à là avec la loi de Boy qu'on appelle aussi la loi de Boy Marriott jusque là en te disait que le produit de la pression folle volume c'était égal à une constante et bien dans cette loi des gaz parfaits on te détaille ce qu'il y a dans cette constante maintenant on te dira que la pression fois le volume c'est égal à n la quantité de matière fois r une constante fois t la température cette formule elle n'est pas particulièrement difficile à manipuler mais par contre il y a vraiment des vigilances à avoir sur les unités la pression ça doit être en Pascal le volume ça doit être en mètre cube la quantité de matière en molle r c'est une constante c'est égal à 8,314 un petit moyen mnémotechnique c'est de se dire que c'est 8, pi sachant que souvent on va te donner cette valeur dans tous les cas lors d'un exercice et la température elle est pas en degrés Celsius elle est en Kelvin donc pour rappel pour avoir une température qui est en degré et la convertir en Kelvin on ajoute 273,15 si tu as une température de 0° Celsius et que tu veux l'avoir en Kelvin tu ajoutes 273,15 donc 0° Celsius c'est égal à 0 + 273,15 c'est égal à 273,15 Kelvin ça ça nous permet de définir ce qu'on appelle le volume molaire c'est-à-dire le volume occupé par une molle de gaz pour ça on fixe la quantité de matière une molle on vient de le dire r c'est une constante ça sera égal à 8,314 et tu vois que le volume molaires donc le volume occupé par notre molle de gaz il va dépendre de la température et de la pression si la pression on la fixe à la pression atmosphérique à 101325 Pascal et la température à 20 degrés Celsius donc 293 Kelvin alors dans ce cas là on peut faire une application numérique et on trouve que le volume molaire c'est égal à 2,4 x 10 puissance moins 2 m³ autrement dit si on convertit en litre le volume molaire c'est 24 L ça ce que ça signifie c'est que une mole de gaz à 20 degrés et pression atmosphérique ça occupe 24 litres et ce quel que soit le gaz donc tu vois que cette formule elle est assez puissante puisque tu n'as même pas besoin de connaître la nature du gaz pour en déduire des choses si tu as une molle de dioxygène ou une mole de dihydrogène à 20 degrés et apprécié atmosphérique ça occupera 24 litres quoi qu'il arrive si tu es dans une pièce tu prends 24 litres autour de toi tu sais que tu as une molaire dedans et quand on connaîtra les volumes molaires on pourront déduire facilement des quantités de matière pour ça comme je te le disais on aura plus qu'à connaître les volumes en litre prenons par exemple 100 litres de gaz à 20 degrés et à pression atmosphérique on nous demande quelle est la quantité de matière de ce gaz on utilise la formule et pour où on étudie l'absorbance dans des longueurs d'onde comprise entre 100 et 800 nanomètres typiquement donc les ultraviolets proches et le visible dans la spectroscopie infrarouge on va utiliser des rayonnements qui ont des longueurs d'onde comprise entre 2,5 micromètres et 25 micromètres environ les spectroscopie infrarouge elle ne nous renseigne pas sur les molécules directement qui sont entre solutions mais sur les types de liaisons qui sont dans notre solution puisque assez longueur d'onde on étudie directement les liaisons chimiques c'est donc une méthode assez indirecte pour déterminer la composition d'une solution pour ça on a un graphique qui ressemble à celui de la spectroscopie UV visible mais tu vois que le graphique est légèrement modifié notamment pour leur donner et l'abscisse en ordonnée on a cette fois-ci non plus l'absorbance on a la transmitance et la transmitance c'est 10 puissance moins l'absorbance c'est donc compris entre 0 et 1 et en abscisse on a cette fois-ci non plus la longueur d'onde mais ce qu'on appelle le nombre d'ondes et ça c'est égal à l'inverse de la longueur d'onde oui je sais c'est vrai que ça a l'air d'avoir été fait spécialement pour te compliquer la vie mais c'est pas le cas puisque en faisant ça on va voir des graphiques qui sont un petit peu plus simples à étudier et notamment tu vois que pour les nombres d'ondes ils sont graduée à l'envers plus on va vers la gauche plus augmente et quand on va se servir de la spectroscopie infrarouge on va avoir des graphiques de ce type là on mesure donc la transmitance pour différents nombre d'ondes je te rappelle ça ça veut dire qu'on mesure l'absorbance pour différentes longueurs d'onde c'est une autre manière de dire ça on te fournira deux choses un graphique à gauche qui correspond à ta molécule et une table des bandes caractéristiques ça c'est des tables de valeur qui sont connues qu'on peut retrouver dans la littérature sur Google n'importe où et le jour de ton contrôle on te les rappellera et à partir de ça on a un petit jeu de détective à faire on doit associer ce qu'on voit à gauche à ce qu'on a à droite ici à gauche on voit qu'on a une baisse de la transmitance à un peu moins de 3000 cm - 1 et on voit que ça correspond bien à ce qu'on nous propose à droite pour une liaison ch dans un alcane qui correspond à une bande d'intensité intense donc une forte chute de la transmitance entre 2850 et 3000 et on nous précise même en commentaire qu'il y a plusieurs bandes et là ça a l'air d'être le cas puisque on voit de décrocher vers le bas et en regardant dans la table des bandes caractéristiques qu'on nous propose ça a l'air d'être la ligne qui correspond le mieux on peut donc en conclure que sa priori celle-ci qu'on cherche à nous faire vous retrouver et tu vois que sur la partie droite aussi on a des baisses de transmuttance pour des nombres d'ondes qui sont inférieurs à 1500 mais ça dans la table des bandes caractéristiques qu'on nous propose on a aucune ligne qui correspond lorsque c'est le cas c'est que tout simplement ton correcteur n'attend pas que tu puisses associer quoi que ce soit ces baisses de 30 ans tu ne peux donc rien en conclure quant à leur présence bien bah à partir de ça on sait qu'on a un alcane voilà c'est tout bon c'est pas lequel on a quand même un petit peu plus avancé que ça parce qu'on sait qu'a priori il n'y a pas de liaison oh donc il y a pas d'alcool il y a pas de liaison NH donc il y a pas d'Amine pas d'amide donc tu le vois a priori on a quand même bien élagué le champ de recherche mais on ne sait toujours pas quelle molécule il y a dans notre solution si on regarde avec un deuxième exemple on voit qu'on a une baisse de la transmuttance qui commence aux environs de 3006 un peu au-dessus de 3005 et qui se poursuit jusqu'à environ 3003002 si on regarde dans la table des bandes caractéristiques qu'on nous propose c'est une baisse de la transmitance qui est intense on va jusqu'à une transmitance de 0 la ligne qui a l'air de correspondre c'est le oh dans un alcool lié bon a priori on a identifié un alcool et on retrouve notre bande caractéristique de tout à l'heure c'est h dans un alcane pour ici a priori on on a identifié un alcool mais encore une fois on sait pas lequel pour les bandes d'absorption on a principalement deux adjectifs pour les qualifier premièrement on aura ce qu'on appelle l'intensité donc tu vois si elle est forte c'est à dire qu'elle descend bas si elle est moyenne ça veut dire qu'elle a descendre un peu moins bas et si elle est faible elle descend très peu et on voit aussi la qualifier en fonction de sa largeur soit elle sera fine soit elle sera large donc une bande forte et large c'est tout simplement une bande qui descend fortement en transmitance sur une plage large de longueur d'onde c'est tout pour cette vidéo si tu l'as apprécié fais-le moi savoir en commentaire mais un 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