I. Concentration d une espèce colorée en solution

Transcription

1 Chap. V

2 I. Concentration d une espèce colorée en solution 1. Absorbance Une solution colorée absorbe certaines radiations de la lumière blanche. La couleur d une solution résulte de la superposition des radiations non absorbées (cf. ChapIV). L absorbance A d une solution est une grandeur sans unité liée à la proportion de lumière absorbée par la solution pour une longueur d onde λ donnée

3 I. Concentration d une espèce colorée en solution 1. Absorbance Pourquoi la solution est-elle bleue?

4 I. Concentration d une espèce colorée en solution 1. Absorbance Pourquoi la solution est-elle bleue? Car son absorbance maximale se trouve dans le jaune, donc le liquide a la couleur de la couleur complémentaire du jaune : bleu

5 I. Concentration d une espèce colorée en solution 2. Courbe d étalonnage

6 I. Concentration d une espèce colorée en solution 2. Courbe d étalonnage Les mesures d absorbance de solutions de concentrations différentes en la même espèce colorante permettent de tracer la courbe d étalonnage de l absorbance de ces solutions en fonction de leur concentration. Cette droite passant par l origine, il y a proportionnalité entre l absorbance A et la concentration C. On mesure alors l absorbance A d une solution de concentration inconnue et grâce à la courbe d étalonnage nous pouvons en déduire la concentration de la solution inconnue

7 I. Concentration d une espèce colorée en solution 2. Courbe d étalonnage L absorbance d une espèce chimique en solution est proportionnelle à la concentration molaire de cette solution C. Cela constitue la loi de Beer-Lambert : A = k C Sans unité mol.l -1????? La relation n est pas à connaître

8 I. Concentration d une espèce colorée en solution 2. Courbe d étalonnage L absorbance d une espèce chimique en solution est proportionnelle à la concentration molaire de cette solution C. Cela constitue la loi de Beer-Lambert : A = k C Sans unité mol.l -1 L.mol -1 La relation n est pas à connaître

9 1. Rappels sur la quantité de matière

10 2. Comment suivre l évolution d un système chimique?

11 3. Réactif limitant Une réaction est totale lorsque tous les réactifs sont entièrement consommés L état final est atteint lorsque l un des réactifs est totalement consommé : la transformation chimique s arrête : ce réactif est appelé réactif limitant

12 4. Avancement d une réaction chimique L avancement d une réaction, noté x, est une grandeur exprimée en mole qui permet de décrire l évolution d un système chimique

13 4. Avancement d une réaction chimique Le tableau d avancement décrit l évolution des quantités de matière d un système chimique de l état initial à l état final, en fonction de l avancement de la réaction. Les nombres placés devant l avancement x sont égaux aux nombres stœchiométriques de l équation. Ils sont précédés d un signe «-» pour les réactifs et d un signe «+» pour les produits

14 5. Avancement maximal x max L avancement maximal x max est la plus petite valeur de l avancement qui annule la quantité d un réactif

15 5. Avancement maximal x max L avancement maximal x max est la plus petite valeur de l avancement qui annule la quantité d un réactif Pour trouver x max dans l activité précédente Hypothèse 1 : I 2 est le réactif limitant. Dans ce cas on aurait 1x10-4 x max = 0 soit x max = 1x10-4 mol Hypothèse 2 : S 2 O 3 2- est le réactif limitant. Dans ce cas on aurait 4x10-4 2x max = 0 soit x max = 2x10-4 mol La valeur x max retenue est x max = 1x10-4 mol car c est la plus petite des deux. Le réactif limitant est donc le diiode.

16 6. Mélange stœchiométrique Un mélange initial est stœchiométrique si les quantités initiales des réactifs sont dans les proportions des nombres stœchiométriques de ces réactifs. Dans l état final, les quantités des réactifs sont nulles.

17 6. Mélange stœchiométrique Soit la réaction d équation : a A + b B c C + d D Les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques si : n 0 (A) a = n 0(B) b

18 6. Mélange stœchiométrique Exemple : On fait réagir 0,6 mol d aluminium avec 0,3 mol de Soufre (S). On réalise le tableau d avancement et on obtient le résultat sur la diapo suivante (ça peut vous entrainer) 2 Al + 3S Al 2 S 3 Etat initial 0,60 0,30 0 Etat Intermédiaire Etat final

19 6. Mélange stœchiométrique Exemple : On fait réagir 0,6 mol d aluminium avec 0,3 mol de Soufre (S). On réalise le tableau d avancement et on obtient le résultat sur la diapo suivante (ça peut vous entrainer) 2 Al + 3S Al 2 S 3 Etat initial 0,60 0,30 0 Etat Intermédiaire 0,60-2x 0,30-3x x Etat final 0,4 0 0,1 C est le soufre qui est le réactif limitant, et x max = 0,1 mol. Quelle quantité de matière de Soufre aurait-on dû mettre pour les réactifs soient introduit dans les proportions stœchiométriques? (en gardant 0,60 mol d Aluminium)

20 6. Mélange stœchiométrique Quelle quantité de matière de Soufre aurait-on dû mettre pour les réactifs soient introduit dans les proportions stœchiométriques? (en gardant 0,60 mol d Aluminium). On est dans les proportions stœchiométriques si : n 0 (Al) 2 = n 0(S) 3 Donc si vous savez bien calculer si la quantité initiale de Soufre est de n 0 (S) = 0,9 mol

21 6. Mélange stœchiométrique Quelle quantité de matière de Soufre aurait-on dû mettre pour les réactifs soient introduit dans les proportions stœchiométriques? (en gardant 0,60 mol d Aluminium) On voit bien que si l on met 0,6 d Al et 0,9 de S, on a bien une réaction totale et tous les réactifs sont consommés. 2 Al + 3S Al 2 S 3 Etat initial 0,60 0,90 0 Etat Intermédiaire 0,60-2x 0,90-3x x Etat final 0 0 0,3

22 Chapitre V Couleur, concentration et réaction chimique Capacités à maîtriser : Identifier le réactif limitant d une réaction chimique Décrire quantitativement l état final d un système chimique (tableau de variation) Interpréter en fonction des conditions initiales la couleur à l état final d une solution siège d une réaction chimique mettant en jeu un réactif ou un produit coloré Capacités expérimentales : Pratiquer une démarche expérimentale pour déterminer la concentration d une espèce colorée à partir d une courbe d étalonnage en utilisant la loi de Beer-Lambert