Analyse détaillée d'exercices réalisés sous forme de QCM. spectrophotométrie

Caféine. Texte : on utilise la spectrophotométrique pour doser la caféine dans deux solutions de café, notées S1 et S2, de concentration respective en caféine c1, c2. On trace la courbe d'absorption A = f(l) d'une solution de caféine afin de déterminer la longueur d'onde correspondant à l'absorption maximale soit l = 270 nm. On mesure l'absorbance à l = 270 nm des solutions de caféine et on trouve : solution référence S1 S2 absorbance A A=0,5 A1=0,4 A2 = 0,6. concentration ( mg/L) c=15 c1 c2 Analyse : Questions relative aux courbes et au domaine du spectre électromagnétique. Courbe d'absorption A = f(l) La courbe A=f(C) est une droite passant par l'origine. Domaine des ondes électromagnétiques : l=270 nm appartient au domaine UV. La valeur de l'absorbance dépend de la longueur d'onde utilisée. L'absorbance est une grandeur sans unité. Les longueurs d'ondes des radiations visibles par l'oeil humain sont comprises entre 400 nm et 800 nm. Questions relatives à l'absorbance et à la concentration. Pour des concentrations assez faibles et pour une longueur d'onde donnée, l'absorbance A d'une solution colorée est proportionnelle à sa concentration. La courbe A=f(C) est une droite passant par l'origine et de coefficient directeur : 0,5/15 = 3,33 10-2 L mg-1. A = 3,33 10-2 c ; c1 = A1 / 3,33 10-2 = 0,4*15/0,5 ; c1 =12 mg/L. c2 = A2 / 3,33 10-2 = 0,6*15/0,5 ; c2 =18 mg/L.   Question relative à la couleur d'une substance. La couleur d'une substance colorée est celle de la couleur qu'elle diffuse.   Un corps éclairé en lumière blanche est jaune car : • il absorbe toutes les couleurs sauf le jaune. • il renvoie toutes les couleurs sauf le bleu, couleur complémentaire du jaune. Question relative au coefficient d'extinction molaire e. A= elc où e est un coefficient caractéristique de la substance appelé coefficient d'absorbance (L mol-1 cm-1), l est l'épaisseur de la cuve (cm) et c la concentration de la solution (mol/L).   Le coefficient d'extinction molaire d'un corps varie avec la longueur d'onde de la lumière.     Web www.chimix.com Par spectrophotométrie on suit la cinétique de la réaction des ions iodures I-(aq) avec les ions peroxodisulfate S2O82-(aq) qui conduit à la formation de diiode ( jaune en solution) et d'ion sulfate. Cette réaction est lente et totale. La transformation est modélisée par l'équation chimique : S2O82-(aq) + 2 I-(aq) = I2(aq) + 2SO42- (aq). Les concentrations et volumes des réactifs introduits sont les suivants : S2O82-(aq) : c1 = 0,50 mol/L ; v1 = 10,0 mL I-(aq) : c2 = 0,020 mol/L ; v2 = 10,0 mL. On a mesuré l'absorbance au cours du temps et obtenu la courbe ci-dessous : On rappelle la loi de Beer aux faibles concentrations : A = k [I2] où k est un coefficient de proportionalité. A. Le temps de demi-réaction t½ vaut environ 30 min. Faux. B. L'ion peroxodisulfate est le réactif limitant. Faux. Quantité de matière d'ion S2O82-(aq) : c1v1 = 0,5*10 = 5 mmol Quantité de matière d'ion I-(aq) : c2v2 = 0,02*10 = 0,2 mmol à partir de 0,2 mmol d'ion I-(aq) il faut, d'après les coefficients stoechiométriques, 0,1 mmol d'ion S2O82-(aq) : or on en a 5 mmol. S2O82-(aq) est en large excès. C. La réaction étant totale, la concentration finale doit être [I2]max= 10 mmol/L. Faux. [I2]max=½[I-(aq)]initial =c2v2 /(v1+v2) =0,1/20= 5 10-3 mol/L = 5 mmol/L D. La valeur de k pour la longueur d'onde choisie est 5,0 102 L mol-1. Amax = k [I2]max ; k=Amax /[I2]max=2,5 / 5 10-3 = 500 L mol-1. Vrai.

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