I.N.S.. DE ROUEN Laboratoire de Chimie nalytique U.V. N PRISE EN MIN DU SPECTROPHOTOMETRE UV-VISIBLE SHIMDZU U.V. 240. OBJECTIFS - Choix des paramètres nécessaires pour un tracé de spectre. - Utilisation des possibilités de calcul de l'appareil pour : * L'établissement d'une courbe d'étalonnage et son utilisation. * La mise en œuvre d'une méthode permettant le dosage d'un composé en présence d'un interférent. LIRE TTENTIVEMENT L NOTICE et s'y reporter pour chaque application spécifique. 2. ENREGISTREMENT DU SPECTRE Remplir les deux cuves d'acide sulfurique 0,25 mol.l -, qui sera le solvant. (justifier le choix du matériau des cuves). Ensuite mettre l'appareil sous tension. TTENTION!!!!! : ce milieu est corrosif pour l'utilisateur et pour l'appareil. Pendant la période d'initialisation, vérifier que le bain thermostaté est en marche et que la température est réglée à au moins 25 C. Tracer en les superposant (mode overlay), et avec un tracé les différenciant (curve), les spectres des solutions suivantes : - a) KMnO 4 (MnVII) 2 0-4 mol.l -. - b) K 2 CrO 7 (CrVI) 2 0-4 mol.l -. qui seront préparées à partir des solutions fournies, par dilution avec l'acide sulfurique 0,25 mol.l -. Les paramètres à utiliser pour faire les tracés seront les suivants : - Mode absorbance (2) - Vitesse d'enregistrement : moyenne (2) - Etalement des longueurs d'onde : 20 nm.cm - (4) - Mode d'enregistrement : overlay (superposition de spectres) () - Echelle d'absorbance : 0 à u pleine échelle
- Domaine spectral à balayer : 600 à 00 nm. - llure du tracé ( curve) : au choix. - Ouverture de fente (slit) : 2 nm - Changement de lampe (shift down ; lamp change) : régler à 295 nm Vérifier le zéro d'absorbance à 600 nm et au besoin le corriger avant d'effectuer les tracés. Pour cela introduire dans le compartiment du spectrophotomètre, les deux cuves remplies avec le solvant, appuyer sur data, et si la valeur lue n'est pas 0,0000, la corriger en appuyant sur 0 BS. Ensuite les spectres peuvent être enregistrés. (Faire d'abord FORMT pour imprimer les différents paramètres, puis STRT pour tracer le cadre du spectre, et enfin STRT à nouveau pour lancer le tracé). Respecter impérativement l'ordre des opérations.. DETERMINTION DU Cr(IV) PR ETLONNGE Les paramètres spectrophotométriques restant les mêmes, se placer à la longueur d'onde du maximum d'absorption du Cr (VI), déterminée sur le spectre tracé. (Pour entrer la longueur d'onde sélectionnée appuyer sur GO TO et taper sa valeur, l'appareil se placera automatiquement à la valeur choisie). Préparer la série de solutions suivantes : (CrVI) = 0-4 mol.l - dans H 2 SO 4 0,25 mol.l - 2 (CrVI) = 2 0-4 mol.l - " " 4 (CrVI) = 4 0-4 mol.l - " " 5 (CrVI) = 5 0-4 mol.l - " " 6 (CrVI) = 6 0-4 mol.l - " " 8 (CrVI) = 8 0-4 mol.l - " " 0 (CrVI) = 0 0-4 mol.l - " " Utiliser les solutions 2, 4, 6, 8 & 0, pour établir la courbe d'étalonnage. (2 mesures par solution). Calculer la droite de régression. Vérifier qu'elle passe bien par l'origine (test de comparaison de a 0 à zéro). Déterminer les concentrations des solutions et 5 en les considérant comme des solutions de concentration inconnue. (2 à mesures par solution) Calculer l'intervalle de confiance sur chaque résultat. La valeur attendue est-elle dans cet intervalle de confiance? Conclusion. 2
montre 4. UTILISTION DE L METHODE DES TROIS LONGUEUR D ONDE pplication à la détermination du Cr(VI) en présence de Mn(VII) considéré comme interférent. Le principe de la méthode est décrit en page 4. L'examen des spectres obtenus au 77 qu'il n'y a pas de domaine de longueur d'onde permettant de réaliser simplement le dosage du Cr(VI) en présence de Mn(VII). 74- ) RECHERCHE DE L, L2, L Tracer à nouveau le spectre d'une solution de Mn(VII) 2 0-4 mol.l - dans H 2 SO 4 0,25 mol.l -, dans les conditions décrites au 77, - modifiées voir ci-dessous - après avoir refait le blanc à 600 nm. Modifications : étalement des longueurs d'ondes de 0 nm cm - domaine à balayer : 500 à 296 nm échelle des u : 0 à 0.5 u pleine échelle En se fixant L2 = le maximum de longueur d'onde de Cr(VI), (justifier), rechercher sur le spectre des longueurs d'ondes L et L répondant aux conditions de mise en œuvre de la méthode. Ceci sera réalisé sur le spectre tracé précédemment. ffiner progressivement la recherche de L (par exemple) pour que: X = F * ( (2)-(),()) soit aussi proche que possible de 0,0000 (voir page 5 de la notice). 74-2 ) CONTROLE DE L PERTINENCE DE L METHODE Préparer les solutions suivantes et mesurer l = (2) - (), () Cr(VI) 0-4 mol.l - + Mn(VII) 0,5 0-4 mol.l - dans H 2 SO 4 0,25 mol.l - Cr(VI) 0-4 mol.l - + Mn(VII) 0-4 mol.l - dans H 2 SO 4 0,25 mol.l - Cr(VI) 0-4 mol.l - + Mn(VII),5 0-4 mol.l - dans H 2 SO 4 0,25 mol.l - Cr(VI) 0-4 mol.l - + Mn(VII) 2 0-4 mol.l - dans H 2 SO 4 0,25 mol.l - Peut-on dire que la valeur de l est indépendante de la concentration en interférent? (Coefficient de variation). On va maintenant chercher à vérifier que la valeur de l est proportionnelle à la concentration en Cr(VI). Mesurer l pour les solutions suivantes : Cr(VI) 0-4 mol.l - + Mn(VII) 0-4 mol.l - dans H 2 SO 4 0,25 mol.l - Cr(VI) 2 0-4 mol.l - + Mn(VII) 0-4 mol.l - dans H 2 SO 4 0,25 mol.l -
Cr(VI) 0-4 mol.l - + Mn(VII) 0-4 mol.l - dans H 2 SO 4 0,25 mol.l - Cr(VI) 4 0-4 mol.l - + Mn(VII) 0-4 mol.l - dans H 2 SO 4 0,25 mol.l - Cr(VI) 5 0-4 mol.l - + Mn(VII) 0-4 mol.l - dans H 2 SO 4 0,25 mol.l - Même exploitation que pour l'étalonnage en l'absence d'interférent. Conclusion? 74- ) NLYSE D'UNE SOLUTION "INCONNUE" On utilisera les résultats du 7V- ) pour déterminer la concentration d'une solution supposée inconnue. Exemple: Cr(VI) 2,5 0-4 mol.l + Mn(VII) 0-4 mol.l - dans H 2 SO 4 0,25 mol.l - Calculer l'intervalle de confiance sur chaque résultat. La valeur attendue est-elle dans cet intervalle de confiance? Conclusion. 4
Méthode à Trois Longueurs d ondes: Démonstration. 2 Soient: α C I la concentration en interférent C la concentration en analyte. ux trois longueurs d onde L, L2 et L l interférent est caractérisé par: ε et l analyte par: Soient a, a 2 et a les absorbances respectives de la solution de Cr 2 O 7 2- en L, L 2 et L. Soient α, α 2 et α les absorbances respectives de la solution de MnO 4 - en L, L 2 et L., 2 et sont les absorbances du mélange en L, L 2 et L On a = a + α a = ε c p ε= 2 = a 2 + α 2 a 2 = ε 2 c p ε= = a + α a = ε c p ε= On pose 4 = b + α 2 interférent seul b α2 4 voir figure de droite, on applique la relation de similitude (Thalès) d où or a, a2 et a sont tous proportionnels à la concentration en analyte, donc 4-2 est proportionnel à cette concentration. α L L2 L ε a b L L2 L a Comment calculer 4? On applique aussi les relations de similitude. 4 = L L 2 L L L L 2 d où : = + ( ) 4 L L Dans un premier temps, on vérifie que 4 est bien nul en présence uniquement des ions MnO 4 -, c'està-dire que les trois points sont rigoureusement alignés. Une Fois 4 = 0.0000 +/- 0.0004, 4-2 sera indépendant de MnO 4 - et proportionnel à la concentration en Cr 2 O 7 2- Sur le Shimadzu la grandeur (2)-(), () correspond à 2-4 5