Dosage par étalonnage des ions SCN- de la salive concours Capes interne 2009

Les ions thiocyanate forment un complexe coloré avec les ions ferriques : le complexe Fe(SCN)2+. Donner le nom du complexe en nomenclature officielle. ion thiocyanatofer(III) Donner le schéma de Lewis de l'ion SCN-, les atomes sont liés dans cet ordre. Si plusieurs formules mésomères sont possibles, on les indiquera. Déterminer la concentration en complexe Fe(SCN)2+ obtenue lorsqu'on réalise une solution de nitrate ferrique Fe(NO3)3 à 2,0 10-4 mol/L et de thioscyanate de potassium à la même concentration. On donne pour l'ion Fe(SCN)2+ pKd = 2,2 où Kd est la constante de dissociation. Fe3+ + SCN- = Fe(SCN)2+ K = 1/KD =102,2 = 158,5 = [ Fe(SCN)2+] / ([ SCN-][Fe3+]) avancement (mol/L) Fe3+ + SCN- = Fe(SCN)2+ initial 0 2,0 10-4 2,0 10-4 0 final ( équilibre) x 2,0 10-4 -x 2,0 10-4 -x x 158,5 = x / (2,0 10-4 -x)2 ; x/ 158,5 = (2,0 10-4 -x)2 = x2 -4 10-4 x + 4 10-8 ; x2-6,71 10-3x + 4 10-8 =0 ; x = 5,9 10-6 mol/L. On considère une solution de concentration initiale c0 =2,0 10-4 mol/L en ion SCN- et yc0 en ion ferrique. Quelle valeur donner à y pour que 99% des ions SCN- soient complexés ? avancement (mol/L) Fe3+ + SCN- = Fe(SCN)2+ initial 0 yc0 c0= 2,0 10-4 0 final ( équilibre) x = 0,99 c0 yc0 -x c0 -x = 0,01c0 x 158,5 = 0,99 c0/(0,01c0 (yc0 -0,99 c0)) ; 158,5 = 99 /(yc0 -0,99 c0) ; 99/158,5 = (y -0,99 )c0 ; 0,625 / 2,0 10-4 = y -0,99 ; y = 3,1 103. Gamme d'étalonage. On prépare la gamme d'étalonage suivante en introduisant dans les tubes numérotés 0 à 5 du nitrate ferrique en excès et du thiocyanate de potassium dans de l'acide nitrique dilué. Pour simplifier on donne directement la concentration c en complexe Fe(SCN)2+ présent dans chaque tube. Le tube 0 ne contient que du nitrate ferrique et de l'acide nitrique, dans des concentrations identiques à celles des tubes 1 à 5 tube n° 0 1 2 3 4 5 c (mol/L) 0 4,0 10-5 8,0 10-5 1,2 10-4 1,6 10-4 2,0 10-4 Après réalisation du blanc, le spectre du tube n°5 est tracé et représenté ci-dessous. Que contient la solution placée dans la cuve pour réaliser le blanc ? Que est l'intérêt de la réalisation du blanc ? Faire le blanc, c'est faire une mesure d'absorbance, à la longueur d'onde choisie, en mettant dans la cuve uniquement le solvant ( eau et acide nitrique). Le spectrophotomètre le considèrera comme ligne de base (le zéro) pour les prochaines mesures. L'absorbance mesurée en suite sera uniquement due à l'epèce étudiée Fe(SCN)2+ Donner en justifiant la couleur de l'ion Fe(SCN)2+. A quelle longueur d'onde doit-on se placer pour réaliser les mesures d'absorbance par la suite ? Justifier. L'absorbance est maximum dans l'intervalle 440- 520 nm. La solution absorbe la partie bleu vert de la lumière blanche : elle diffuse la couleur complémentaire, le rouge. On choisit la longueur d'onde correspondant au maximum d'absorption l = 490 nm.   A cette longueur d'onde les résultats des mesures d'absorbance ( notée A) des différents échantillons sont récapitulés dans le tableau suivant : tube n° 0 1 2 3 4 5 c (mol/L) 0 4,0 10-5 8,0 10-5 1,2 10-4 1,6 10-4 2,0 10-4 A 0 0,128 0,291 0,462 0,634 0,785  Tracer la droite d'étalonnage A= f(c) . Quelle loi vérifie t-on ?   Le graphe A = f(C) est une droite : la loi de Beer Lambert est vérifiée. Mesure de la concentration en ions thiocyanate dans la salive. Un prélevement de salive est collecté et centrifugé. Aprés centrifugation, on introduit 250 µL de la solution limpide surnageante dans 10,0 mL de la solution de nitrate ferrique. Dans ces conditions tous les ions thiocyanate de la salive sont complexés. L'absorbance, mesurée dans les mêmes conditions que précédemment est de 0,654. En déduire la concentration en complexe Fe(SCN)2+ dans la cuve, puis en ion thiocyanate dans la salive. A = 3,9 103 c ; c = 0,654 / 3,9 103 =1,7 10-4 mol/L dans la cuve. Facteur de dilution : 10 / 0,25 = 40. Concentration en ion Fe(SCN)2+ dans la salive : 1,7 10-4*40 =6,7 10-3 mol/L. Dans ces conditions tous les ions thiocyanate de la salive sont complexés. [SCN-] = 6,7 10-3 mol/L = 6,7 mmol/L. La concentration habituelle pour un non fumeur varie entre 0,5 et 2 mmol/L ; chez les fumeurs, on peut rencontrer des concentrations voisines de 6 mmol/L. Conclure. Il s'agit d'un gros fumeur.

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