L'AOSEPT était
commercialisé il y a quelques années chez les opticiens et les
pharmaciens pour le nettoyage et la décontamination des lentilles de
contact.
Ce produit comprend une solution aqueuse et un étui porte-lentilles
muni d'un disque catalytique.
Le disque catalytique est constitué d'un support en plastique sur
lequel a été déposée une fine couche de platine.
La notice du produit indique que la solution aqueuse contient, entre
autres, du peroxyde d'hydrogène ou eau oxygénée à 3% en masse et du
chlorure de sodium (0,85 g pour 100 mL de solution).
Disque
catalytique.
La
décontamination des lentilles a lieu à l'intérieur de l'étui contenant
le disque, dans lequel l'utilisateur doit préalablement verser un peu
de la solution d'AOSEPT. Dans cet étui, se produit la
décomposition de l'eau oxygénée en dioxygène et en eau, catalysée par
le platine.
Définir
Ie terme « catalyseur ».
Un catalyseur accélère une réaction thermodynamiquement possible ; un
catalyseur peut également orienter une réaction si plusieurs issues
sont possibles.
Pourquoi
qualifie t-on cette catalyse d'hétérogène ?
Le catalyseur est solide ; l'eau oxygénée est un liquide : catalyseur
et réactif appartiennent à des phases différentes.
On donne les couples oxydantl/ réducteur mis en jeu : H2O2
aq / H20 (l) et O2 (g)/ H2O2
aq.
Ecrire
les deux demi-équations électroniques associées à ces couples.
réduction : H2O2 aq +2H+aq + 2e-
=2H20 (l)
oxydation : H2O2 aq =O2 (g) +2H+aq
+ 2e-.
En
déduire l'équation de la réaction de décomposition de l'eau oxygénée.
addition
des deux demi-équations : 2H2O2 aq +2H+aq
+ 2e- =2H20 (l) +O2 (g) +2H+aq
+ 2e-.
Simplifier : 2H2O2 aq =2H20 (l) +O2
(g).
Dosages des
ions chlorure Cl-
(aq)
Les ions chlorure apportés par le chlorure de sodium sont dosés selon
deux méthodes ; les deux modes opératoires correspondants sont décrits
ci-dessous.
Toutes les mesures sont effectuées a 25°C.
A l'aide d'une solution S0 de
chlorure de sodium de concentration molaire en soluté apporté 0,10
mol/L, on prépare des solutions diluées de concentrations c
décroissantes :
0,050 mol/L ; 0,025 mol/L ; 0,010 mol/L ; 5,0 x 10-3 mol /L
; 1,0 x 10-3 mol /L.
On mesure la conductivité de la solution S0 et celle des
solutions diluées en plongeant dans chaque solution la même cellule de
conductimétrie.
La figure ci-dessous représente les valeurs de conductivité s pour les différentes
concentrations c.
On dilue dix fois la solution commerciale d'AOSEPT; on note S la
solution diluée. On plonge ensuite la même cellule de conductimétrie
dans S ; la conductivité mesurée est égale à 1,8 mS.cm-1.
Deuxième mode opératoire
:
Dans un becher, on introduit un volume V1 = 10,0 mL de
solution de nitrate d'argent (Ag+(aq) + N03-(aq))
de concentration molaire c1 = 1,0 x 10-1 mol.L-1
et 90 mL d'eau distillée.
On plonge la cellule de conductimétrie dans la solution de nitrate
d'argent obtenue. On ajoute à I'aide d'une burette graduèe mL par mL,
la solution commerciale d'AO$EPT, en
notant à chaque ajout la conductivite s de la solution. On obtient un
précipité blanc de chlorure d'argent.
La figure suivante représente les valeurs de conductivité s pour les différents volumes V de
la solution commerciale d'AOSEPT versés.
On
distingue les dosages par étalonnage et par titrage.
Associer
à quel type de dosage correspond chacun des deux modes opératoires
utilisés.
Le premier mode opératoire est un dosage par étalonnage : on réalise
d'abord une courbe étalon.
Le second mode opératoire est un dosage par titrage : une réaction
chimique est mise en jeu.
Exploitation de la première méthode.
Déterminer
la concentration molaire du chlorure de sodium dans la solution diluée
S puis dans la solution commerciale d'AOSEPT en expliquant comment sont
exploités les résultats expérimentaux donnés.
En
déduire la concentration massique du chlorure de sodium notee Cm1 dans la solution
commerciale.
Données : M (Na) = 23,0 g.mol-1 ; M (Cl) = 35,5 g.mol-1.
Tenir compte de la
dilution commerciale au dixième : c =13,5 10-3 *10 = 0,135 ~0,14 mol L-1.
M'NaCl) = 23+35,5 = 58,5 g/mol.
Cm1 = c M(NaCl) = 0,135*58,5 =7,9 g/L.
Exploitation de la
deuxième méthode.
Ecrire
l'équation associée à la réaction modélisant la transformation qui se
produit dans le deuxième mode opératoire.
Ag+aq + Cl-aq = AgCl(s)
A l'aide
de la figure, déterminer le volume à l'equivalence VE . Expliquer la
démarche suivie.
Indiquer,
sans justification, parmi les espèces ioniques suivantes NO3-, Na+, Ag+ et Cl-, celles qui sont
présentes dans la solution :
- pour un volume V versé inférieur au volume versé à l'équivalence VE
;
dans le becher, l'ion chlorure est en défaut : NO3-,
Na+, Ag+ ;
- pour un volume V versé supérieur au volume versé à l'équivalence VE
;
dans le becher l'ion argent est en défaut : NO3-,
Na+, Cl-.
Données: conductivités molaires ioniques l des ions présents dans cette
expérience:
ion
|
Ag+aq |
NO3-aq |
Na+aq |
Cl-aq |
l ( S m2 mol-1)
à 25°C
|
6,19 10-3 |
7,14 10-3 |
5,01 10-3 |
7,63 10-3 |
On négligera la variation de volume de la solution dans le becher lors
de l'ajout de la solution d'AOSEPT .
A partir des expressions de la conductivité de la solution (avant et
après l'équivalence) et en comparant les valeurs des conductivités
molaires ioniques, justifier brievement :
- la
décroissance de la conductivité de la solution avant l'équivalence.
s= lNO3- [NO3-]
+ lNa+ [Na+]
+ lAg+ [ Ag+
].
[NO3-] est constante ; [Na+] augmente
et [ Ag+ ] diminue de la même manière ; du point de vue de
la conductivité tout revient à remplacer l'ion argent par l'ion
sodium.
or lNa+ est
un peu inférieure à lAg+ : donc la conductivité diminue un petit
peu.
- la
croissance de la conductivité de la solution après l'équivalence.
s= lNO3- [NO3-]
+ lNa+ [Na+]
+ lCl- [ Cl-
].
On ajoute des ions chlorure et des ions sodium : la conductivité de la
solution augmente rapidement.
|
Déterminer la
concentration molaire C0 des ions chlorure
dans la solution commerciale
d'AOSEPT.
En déduire la concentration massique du chlorure de sodium notee Cm2 dans la solution
cornmerciale.
A l'équivalence les quantités de matière des réactifs sont en
proportions stoechiométriques :
C1 V1 = C0 VE ; C0
=C1 V1 / VE =10*0,10
/ 6,6 =0,152 ~0,15
mol/L.
Cm2 = C0 M(NaCl) =0,152*58,5 =8,86 ~8,9 g/L.
Pour un tel produit, on peut considérer que le contrôle de qualité est
satisfaisant si l'écart relatif entre la mesure effectuée et
l'indication du fabricant est inférieur à 10 %. Les deux
résultats précédents, obtenus pour la concentration massique notée Cm
du chlorure de sodium dans la solution commerciale d'AOSEPT ,
correspondent-ils à ce critère ?
écart relatif : | valeur mesurée - valeur de l'étiquette| * 100 /
valeur moyenne.
Valeur de l'étiquette : 0,85 g pour 100 mL de solution soit 8,5 g
pour 1 L.
mode opératoire 1 : (8,5-7,9) *100 / 8,2 = 7,3 %.
mode opératoire 1 : (8,9-8,5) *100 / 8,7 = 4,6 %.
Les deux résultats vérifient au critère de qualité.
|
|
