LOI DE BEER-LAMBERT ET REACTIF LIMITANT

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1 T.P n 6 : LOI DE BEERLAMBERT ET REACTIF LIMITANT Observer Pour prendre une photo originale, Arthur place une lampe sous un aquarium qu il veut remplir avec de l eau additionnée d un colorant. Il sait que pour réussir sa photo, il faut qu une quantité suffisante de lumière entre dans l objectif de son appareil. Mission 1 : Comprendre la nature de la couleur de la solution Voici le spectre d absorption du permanganate de potassium : Quelle est la longueur d onde pour laquelle il y a absorption maximale. Donner la couleur responsable de cette valeur. En déduire une explication de la couleur de la solution. Mission 2 : Découvrons la loi de BEERLAMBERT Les travaux successifs des scientifiques alsaciens Johann Heinrich Lambert et allemand Auguste Beer ont abouti à une loi très utilisée en chimie : la loi de BeerLambert. Retrouvez la parmi les trois propositions suivantes : Pour les solutions diluées, l'absorbance est proportionnelle au carré de la concentration en espèce colorée. Pour les solutions diluées, l'absorbance est proportionnelle à la concentration en espèce colorée. Pour les solutions diluées, l'absorbance est inversement proportionnelle à la concentration en espèce colorée Vous justifierez votre choix par une démarche expérimentale : Vous disposez pour cela du matériel suivant : un spectrophotomètre avec sa notice une solution mère colorée de permanganate de potassium de concentration 2, mol.l 1

2 la verrerie habituelle Dans des tubes à essais vous réaliserez une échelle de teinte en préparant les solutions cidessous à partir de la solution mère de permanganate de potassium : Concentration de la solution colorée 2, , , , , (en mol.l 1 ) Volume de solution mère à prélever (en ml) Volume d eau (en ml) Faire valider le protocole par le professeur avant sa mise en œuvre. Valider l une des propositions cidessus. Mission 3 : quel est le réactif limitant? Les ions permanganate MnO 4 réagissent avec l acide oxalique H 2 C 2 O 4 suivant l équation : (aq) + 5 H 2 C 2 O 4(aq) + 6 H + (aq) 2 Mn 2+ (aq) + 10 CO 2(g) + 8 H 2 O (l) On étudie cette réaction en faisant varier les quantités initiales de réactifs. On dispose des solutions suivantes : De deux solutions d acide oxalique H 2 C 2 O 4, notée S 1 de concentration C 1 = 5,0 x 10 5 mol.l 1 et S 1 de concentration C 1 = 1,0 x 10 1 mol.l 1. De deux solution de permanganate de potassium (K + + MnO4 ), notée S 2 de concentration C 2 = 2,0 x 10 4 mol.l 1 et S 2 de concentration C 2 = 2,0 x 10 2 mol.l 1. Dans le bainmarie à 60 C, préparer les deux mélanges suivants et déterminer expérimentalement leur absorbance. (On prendra soin d introduire lentement la solution de permanganate de potassium et d agiter entre chaque ajout) Mélange Volume d acide oxalique H 2 C 2 O ,0 ml de S 1 C 1 = 5,0 x 10 5 mol.l ,0 ml de S 1 à 1,0.101 mol.l1 Volume d ions MnO 4. Couleur du mélange 10,0 ml de S 2 C 3 = 2,0 x 10 4 mol.l 1 10,0 ml de S 2 2,0.102 mol.l1 Absorbance 1. A partir des valeurs cidessus, déterminer les quantités de matière de réactifs introduits dans chaque mélange. 2. Compléter les tableaux en annexe à coller dans votre compte rendu. 3. Quel est le réactif limitant dans le mélange 1? Dans le mélange 2? 4. Quel est le réactif en excès dans le mélange 1? Dans le mélange 2? 5. Utiliser la courbe d étalonnage pour déterminer expérimentalement la concentration finale en ions permanganate du mélange coloré. 6. Calculer la concentration molaire en ions permanganate MnO 4 dans le mélange coloré. Comparer cette valeur à celle obtenue expérimentalement.

3 ANNEXE : ANNEXE :

4 Remarque ce TP est trop long, il vaut mieux préparer les solutions diluées avant. J ai du terminer en DM la dernière partie ::: Je supprime cette question : 7. Dans le mélange 2, les réactifs ont été introduits dans les proportions stoechiométriques, que signifie cette expression? MATERIEL Mission 1 : Au fond de la classe : Burette graduée + bécher poubelle + solution de permanganate de potassium de concentration 2, mol.l 1 (1L) + bécher + sopalin

5 Burette graduée + bécher poubelle + pissette d eau distillée Mission 2 : Bureau : lunettes (prof) Solution d acide oxalique H 2 C 2 O 4, notée S 1 de concentration C 1 = 5,0 x 10 5 mol.l 1. (500 ml) Solution d acide oxalique H 2 C 2 O 4, notée S 2 de concentration C 2 = 5,0 x 10 3 mol.l 1. Solution permanganate de potassium, notée S 3 de concentration C 3 = 2,0 x 10 4 mol.l 1. 2 pipettes jaugées de 10 ml avec propipette 2 Bains marie à 60 C acide sulfurique concentré + pipette 2 ml + propipette Réserve d eau Elèves : Colorimètre + alim + multimètre 6 cuves sur support Rampe + 6 tubes à essais Pissette d eau distillée Liste pour manip de secours Bureau : vidéo + ordi lunettes (prof) Solution de permanganate de potassium mol.l 1 (pour burette) + bécher (1L de solution) Solution de permanganate de potassium mol.l 1 (500mL) Solution d acide oxalique 1, mol.l 1 (500mL) 2 Bainmarie à 60 C agitateur chauffante + support + burette acide sulfurique concentré + pipette 2 ml + propipette 2 béchers de 150 ml Eprouvettes graduée de 50 ml (x2) + 10 ml + 25 ml : choisir la longueur d onde adaptée.réglé à 568 nm avec sa notice Eléments de réponse Echelle de teinte : Loi de BeerLambert 565 nm V C A 1 2E05 2 4E E05 4 8E , , ,0001

6 8 0, ,3 9 0, , ,2 300 A A Linéaire (A) , ,0001 0, ,0002 0, ml d'acide oxalique a 5E3mol/L et 10 ml de permanganate a 2E4 mol/l A=135 Echelle de teinte : valeurs prises dans TP ClermontFerrand