Détermination par spectrophotométrie du pk a d un indicateur coloré : le vert de bromocrésol TP Chimie TS n 6

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1 Détermination par spectrophotométrie du pk a d un indicateur coloré : le vert de bromocrésol TP himie TS n 6 Nom : Prénom : lasse : Objectifs : Réaliser un dosage spectrophotométrique de différentes espèces chimiques ; Mettre en évidence les zones de prédominance des formes acide et basique des indicateurs colorés par une méthode spectrophotométrique ; Déterminer le pk a du couple acide/base relatif au vert de bromocrésol. I- Le vert de bromocrésol a- Les formes acide et basique Les indicateurs colorés sont des couples acide base qui ont une propriété visuelle intéressante : la forme acide notée InH n'a pas la même teinte que la forme basique notée In -. Dans le cas du vert de bromocrésol, la prédominance de l une de ces formes en solution est observable, la forme acide est jaune et la forme basique est bleue. b- Le couple InH / In - La forme acide InH en solution aqueuse donnant lieu à l uilibre suivant : InH + H 2 O = H 3 O + + In - Le quotient de réaction à l uilibre est la constante d acidité K du couple InH / In - K - + In H3O = [ ].[ ] [ HI ] n d où ph = pk log( [In - ] + [HIn] ) c- Le spectre d absorption Les courbes = f (λ) : Le spectre d absorption obtenu par un spectrophotomètre représente la courbe = f(λ), pour une solution acide et pour une solution basique de vert de bromocrésol : étant l absorbance de la solution et λ la longueur d onde de la lumière incidente. bsorbance Spectre = f(λ) des deux formes InH et In - du vert de bromocrésol HIn In - Longueur d'onde λ en nm TP n 06 - Détermination par spectrophotométrie du pka d'un indicateur coloré - Page 1/5

2 nalyse du spectre : Déterminer les longueurs d'ondes λ a et λ b qui correspondent respectivement au maximum d'absorbance de la forme acide InH et de la forme basique In - de chacune des deux solutions. λ a = λ b = partir du spectre d'absorption, expliquer pourquoi la forme acide InH apparaît jaune et la forme basique In - apparaît bleue. d- Relations entre la concentration de la forme observée et absorbance mesurée On éclaire une solution contenant du vert de bromocrésol avec une lumière monochromatique de longueur d'onde λ b. D'après la loi de Beer-Lambert, l'absorbance de la solution est proportionnelle à la concentration de la forme basique [In - ] de cette solution : = k. (1) Soit la concentration totale de l'indicateur coloré sous ses deux formes. On a la relation : = [ InH ] + (2) En milieu très basique, ph > 11, on peut considérer que seule existe la forme basique et il est possible de mesurer : max = k. (3) En utilisant les relations (1), (2) et (3), montrer que : Définition = max est appelé la fraction centésimale molaire, c'est un nombre inférieur ou égal à 1 qu'il est possible d'exprimer à l'aide d'un pourcentage. ( est la fraction de l espèce chimique qui est sous une certaine forme) Dégager la relation de la fraction centésimale molaire de InH [ InH ] = max max En déduire la relation entre les fractions centésimales de la forme acide et base : [ InH ] = max - TP n 06 - Détermination par spectrophotométrie du pka d'un indicateur coloré - Page 2/5

3 II- Réalisation de la manipulation a- Protocole expérimental On dispose de 12 solutions tampons notées S 1 à S 12, dont les ph sont les suivants : Solution S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 ph 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0 Dans chaque tube à essai, introduire avec une pipette jaugée, 10 ml de chacune des solutions tampon. Dans le dernier tube, introduire de la même façon, 10 ml d'une solution d'hydroxyde de sodium de concentration 10-2 mol.l -1, dont le ph est voisin de 12. Introduire dans chaque tube, 1 ml de vert de bromocrésol mesuré avec une pipette graduée ou une pipette automatique. Boucher et agiter chaque tube. Régler le spectrophotomètre sur λ b et étalonner le zéro de l absorbance avec une cuve remplie d'eau distillée. b- Les mesures Mesurer l'absorbance pour chaque solution en commençant par la solution d'hydroxyde de sodium qui permettra de connaître max max =. ompléter le tableau Solution S0 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 ph 1 2 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 ouleur log ( [In ] ) TP n 06 - Détermination par spectrophotométrie du pka d'un indicateur coloré - Page 3/5

4 Solution S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 ph 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6, ouleur log ( [In ] ) III- Exploitation a- Diagramme de distribution des espèces acide et basique Tracer, dans un même repère, les courbes représentatives des fonctions : [In- ] [InH ] = f(ph) et = f(ph) b. Montrer que le point d intersection des 2 courbes permet de déterminer le pk du couple pk = TP n 06 - Détermination par spectrophotométrie du pka d'un indicateur coloré - Page 4/5

5 b-fonction ph = f(log( [ In- ] [ InH ] )) Tracer la courbe ph = f(log( [ In- ] [ InH ] )) Déterminer l uation de la droite obtenue, identifier la valeur du pk pk = La comparer avec la valeur précédente. TP n 06 - Détermination par spectrophotométrie du pka d'un indicateur coloré - Page 5/5