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Dans la
photographie argentique, une pellicule photographique est constituée de
gélatine imprégnée de petits cristaux de bromure d’argent. Celle-ci est
exposée pendant une durée très brève à la lumière. Certaines zones de
la pellicule sont impressionnées par cette lumière, les autres non. Il
faut ensuite développer, c'est-à-dire révéler l’image photographiée
puis la fixer pour obtenir un négatif. Le processus de révélation porte
sur les zones impressionnées par la lumière. Nous nous proposons
d’étudier le processus de révélation.
Atomistique.
Dans la classification périodique des éléments, on trouve l’élément
brome de numéro atomique Z = 35.
Donner
la configuration électronique de l’atome de brome dans son état
fondamental.
1s2 2s2 2p6
3s2 3p6 3d10
4s2 4p5.
Indiquer,
en expliquant votre démarche, la position exacte (ligne, colonne) de
l’élément brome dans la classification périodique.
"4s2 4p5"
: donc quatrième ligne ou période.
"3d10 4s2 4p5"
donc colonne numéro 17.
A
quelle famille appartient l’élément brome ?
L'élément brome appartient à la famille des halogènes.
Quel
ion monoatomique stable peut former l’élément brome ? Expliquer.
L'atome de brome gagne facilement un électron pour saturer sa couche
électronique externe. Il en résulte l'ion bromure Br-.
Solubilité
du bromure d’argent.
On donne la valeur du produit de solubilité du bromure d’argent : Ks
(AgBr) = 2,0×10-13 à 25°C.
Calculer
la solubilité du bromure d’argent dans l’eau pure.
Ks = [Ag+][Br-]
; la solution est électriquement neutre : s =[Ag+]
=[Br-]
;
s = Ks½ = (2,0×10-13)½
=4,47 10-7 ~4,5 10-7
mol/L.
Calculer
la solubilité du bromure d’argent dans une solution aqueuse de bromure
de sodium de concentration molaire égale à 1,00×10-2 mol.L-1.
Le bromure de sodium ne forme pas de précipité.
[Br-]
~1,00 10-2 mol/L, valeur pratiquement constante.
[Ag+]=Ks
/ [Br-] = 2,0×10-13/(1,00
10-2) = 2,0×10-11
mol/L.
Comparer
la solubilité du bromure d’argent dans l’eau pure et dans la solution
aqueuse de bromure de sodium. Que peut-on en conclure ?
La présence d'un ion commun ( Br-) diminue
fortement la solubilité du bromure d'argent.
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Etude
du processus de révélation.
Cette opération est réalisée par un réducteur : l’hydroquinone.
L’hydroquinone, symbolisée par QH2, a pour forme
oxydante associée la quinone, symbolisée par Q.
Q et QH2 sont des espèces solubles en solution
aqueuse.
A 25°C, les potentiels standard d’oxydoréduction des couples sont les
suivants :
E° Ag+/Ag = + 0, 80 V ; E° Q/QH2
= + 0, 70 V
Ecrire
les demi-équations électroniques associées aux couples redox
Q/ QH2 et Ag+/Ag.
Oxydation du réducteur : QH2 +2HO-
= Q + 2H2O + 2e- en milieu basique ;
QH2
= Q + 2H+ + 2e- en milieu acide
Réduction de l'oxydant : 2 Ag+ + 2e-
= 2 Ag.
A
l'aide la relation de Nernst, donner l'expression littérale du
potentiel d'oxydoréduction pour chaque couple intervenant dans le
développement photographique.
On appellera E1 le potentiel redox du couple Ag+/Ag
et E2 celui du couple Q/QH2.
E1 = E°
Ag+/Ag + 0,06 log [Ag+]
;
E2 = E°
Q/QH2 +0,03 log( [Q][H+]2/ [QH2]).
Dans les conditions du
développement photographique, on supposera que la situation chimique
est la suivante :
- concentration des ions argent dans le milieu : [Ag+]
= 6,75×10-12 mol.L-1 ;
- même concentration en quinone Q et en hydroquinone QH2
: [Q] = [QH2] ;
- pH du milieu 11,9.
Calculer
les deux potentiels d’oxydoréduction E1 et E2.
Expliquer pourquoi la réaction de développement est possible.
E1 = 0,80 + 0,06 log(6,75×10-12)
=0,13 V.
E2 = 0,70 +0,03 log (10-11,9)2)
=0,826 ~-0,014 V.
E2 < E1 : QH2 est le réducteur le plus fort ; Ag+ est l'oxydant le plus fort, il est réduit par la l'hydroquinone QH2.
Ecrire
l’équation chimique de la réaction qui se déroule lors de la révélation
entre une couche sensible de bromure d'argent et l’hydroquinone.
QH2
+2HO- = Q + 2H2O + 2e-
; 2 Ag+ + 2e- = 2 Ag.
Ajouter puis simplifier :
QH2 +2HO- +
2 Ag+ + 2e- =
Q + 2H2O + 2e- +
2 Ag.
QH2
+2HO- +
2 Ag+ =
Q + 2H2O +
2 Ag.
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