Dosage colorimétrique de l'aluminium : bac S Amérique du Sud 2011.

L'aluminium est connu pour ses effets néfastes à haute dose sur le système nerveux. Les cellules du cerveau des patients atteints d''Alzheimer contiennent  de 10 à 30 ois plus d'aluminium que la normale. L'institut de la veille sanitaire a réalisé en 2003 une étude poussée qui montre le manque de données sufisantes pour confirmer ou infirmer les conséquences de l'aluminium sur la santé. Les études ont portées sur la qualité des eaux utilisées pour la boisson, mais pas sur les effets des emballages en aluminium. D'après plusieurs articles de Wikipédia.. Les normes actuelles tolèrent une concentration maximale de 7,4 µmol/L pour l'eau potable. Le but de cet exercice est d'exploiter une analyse par spectrophotométrie afin de s'assurer qu'un échantillon d'eau vérifie ce critère. Préparation de la solution S0. On prépare 1,00 L d'une solution mère de concentration 8,15 mmol/L en élément aluminium à partir de chlorure d'aluminium hexahydraté AlCl3, 6H2O solide ( il libère des ion aluminium Al3+ lors de sa dissolution en solution aqueuse ). On prélève un volume qui sera dilué 100 fois afin d'obtenir 100,0 mL d'une solution qui sera appelé par la suite S0. Retrouver qu'il faut peser 1,97 g de chlorure d'aluminium hexahydraté de mase molaire M = 241,5 g/mol pour préparer un litre de solution de concentration 8,15 mmol/L en élément aluminium. Quantité de matière de chlorure d'aluminium hexahydraté = quantité de matière d'ion aluminum = 8,15 10-3 mol. mase (g) = quantité de matière (mol) * masse molaire (g/mol) = 8,15 10-3 *241,5 =1,97 g. Quel est le volume de solution mère à prélever pour préparer S0 ? Facteur de dilution : F =100. Volume de la fiole jaugée : 100 mL ; volume de la pipette jaugée contenant la solution mère :  100 / F = 100 / 100 = 1,00 mL. Préparation de la gamme étalon. On fait réagir les ions aluminium III contenus dans une solution incolore, avec un colorant appelé aluminon présent en lare excès. Une nouvelle espèce chimique colorée est ainsi obtenue par une transformation chimique supposée totale. Sept solutions sont préparées  de la façon suivante : il faut placer dans une fiole jaugée de 50,0 mL, 5 mL d'une solution d'aluminon, 20 mL d'une solution tampon permettant de maintenir le pH à 4,8, un certain volume de solution S0 précisé dans le tableau suivant et compléter jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée. Après homogénéisation et un temps d'attente de 15 minutes, les échantillons sont analysés par spectrophotométrie. solution volume de S0( mL) C=[Al3+] mmol /L absorbance A A / C (L mmol-1) S1 0 0 0 xxxxxxxxxxxxxxxxxxx S2 1,0 0,16 10-2 0,012 7,5 S3 3,0 0,48 10-2 0,037 7,7 S4 6,0 1,0 10-2 0,072 7,2 S5 12,0 2,0 10-2 0,15 7,5 S6 15,0 2,4 10-2 0,19 7,9 S7 20,0 3,3 10-2 0,25 7,6 Valeur moyenne de A/C 7,6 . Donner un critère qui permet de choisir la longueur d'onde du spectrophotomètre. On choisit la longueur d'onde pour laquelle la solution colorée étudiée présente un maximum d'absorption. L'absorbance est par la suite mesurée à 525 nm. Quelle est la verrerie , parmi la liste suivante, qui permet de prélever un volume de 5 mL, sans recherche de précision. Becher de 100 mL, éprouvette graduée de 10 mL, pipette jaugée de 5 mL, pipette raduée de 10 mL. Quel est le rôle de la solution S1 ? "Faire le blanc", mesurer l'absorbance d'une solution ne contenant pas l'espèce colorée, correspondant à une absorbance de référence nulle. Calculer la concentration molaire en élément aluminium de la solutin S4. 8,15 10-2 * 6,0  / 50,0 = 9,78 10-3 ~1,0 10-2 mmol/L. Dosage de la teneur en aluminium de l'échantillon. Tracer le graphe représentant l'absorbance A en fonction de la concentration molaire C en élément aluminium. Quelle est la relation entre A et C ? L'absorbance d'un échantillon d'eau donne une valeur de 0,12. En déduire la concentration molaire en aluminium pour cette eau. Cette eau respecte-t-elle le critère de potabilité pour l'élément aluminium ? C = A/7,6 = 0,12 / 7,6 =1,6 10-2 mmol/L = 16 µmol/L. "Les normes actuelles tolèrent une concentration maximale de 7,4 µmol/L pour l'eau potable" : l'eu analysée ne respecte pas le critère de potabilité pour l'élément aluminium Est-il possible d'analyser, avec cette technique, des échantillons d'eau atant une cncentratio molaire en élément aluminium environ 10 fois supérieur à celle de lasolution S7 ? Que faut-il faire ? Non, pour des solutions trop concentrées, l'absorbance n'est pas proportionnelle à a concentration : il faut diluer environ 20 fois de telles solutions.

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