Suivi d’une transformation chimique lente par spectrophotométrie La transformation d’un système chimique est-elle toujours rapide ?
Un spectrophotomètre cuve transparente réglage de l lecture de A
> < L l l Principe de la mesure de l’absorbance A solution colorée > < L lumière incidente lumière transmise l l cuve transparente
de concentrations différentes A dépend de la concentration Deux solutions de concentrations différentes A dépend de la concentration
L 1 L 2 La même solution dans deux béchers d’épaisseurs différentes A dépend de l’épaisseur de la solution
Loi de Beer-Lambert : = cste k car L = cste et l aussi
Donc A est proportionnelle à c
Exemple : On mélange à t = 0 20,0 mL d’une solution aqueuse acidifiée de permanganate de potassium à 2,00.10-3 mol.L-1 et 20,0 mL d’une solution aqueuse d’acide oxalique à 5,00.10-2 mol.L-1
L’ion permanganate réagit lentement avec l’acide oxalique H2C2O4 selon la réaction : 2 MnO4 + 5 H2C2O4 + 6 H + 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O MnO4- est la seule espèce chimique colorée Le mélange réactionnel se décolore lentement car MnO4- disparaît lentement.
Spectre d’absorption d’une solution 1- Choix de la longueur d’onde Spectre d’absorption de l’eau pure Spectre d’absorption d’une solution de permanganate
Le permanganate absorbe principalement dans le vert l = 540 nm
couleur de MnO4- couleur complémentaire l 590 nm (approximatif)
2- Suivi temporel de l’absorbance A MnO4- disparaît; A diminue … t (s) 200 400 500 600 700 800 1000 1100 A 2,00 1,93 1,68 1,45 1,16 0,77 0,48 0,12 0,03 … mais on peut calculer directement [MnO4-]i ! Pour obtenir A à t = 0, on mesure l’absorbance d’un mélange où les réactifs autres que MnO4- sont remplacés par de l’eau …
3- Tracé et exploitation de la droite d’étalonnage échelle de teintes; c croissantes A = k c
DA Dc k = = 2005 L.mol-1
c = A / k t (s) 200 400 500 600 700 800 1000 1100 [MnO4-] (mmol.L-1) 200 400 500 600 700 800 1000 1100 [MnO4-] (mmol.L-1) 1,00 0,96 0,72 0,84 0,38 0,58 0,24 0,06 0,01 c = A / k
[MnO4-]i [MnO4-]i 2 t1/2
Par le calcul, à t = 0, [MnO4-]i = soit 1,00 mmol.L-1