Fiche de révision : Analyse des systèmes chimiques

📋 Plan du Cours

1. Analyse par absorbance UV-Visible
2. Loi de Beer-Lambert
3. Conductance et conductivité ioniques
4. Pression et gaz parfaits
5. Dosage par étalonnage

📖 1. Analyse par absorbance UV-Visible

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : Grandeur physique sans unité qui compare les flux lumineux incident et transmis après interaction avec une espèce chimique.

★ À maîtriser

• Un spectrophotomètre mesure l’absorbance et dispose d’un système de balayage en longueur d’onde.

• Un spectre UV-visible représente l’évolution de l’absorbance A en fonction de la longueur d’onde λ, généralement comprise entre 200 et 800 nm.

Compléments

• Le domaine ultraviolet s’étend de 200 à 400 nm, tandis que le domaine visible s’étend de 400 à 800 nm.

• Ce sont les électrons de certaines liaisons de la molécule étudiée qui absorbent les photons UV-visible.

💡 Astuce mémo

A = 0 : transmission sans interaction ; A → ∞ : absorption totale

📖 2. Loi de Beer-Lambert

★ À maîtriser

📐 Formule — La loi de Beer-Lambert s’écrit $A=\varepsilon\,l\,c$, où ε est le coefficient d’absorption molaire, l la longueur de cuve et c la concentration de l’espèce absorbante.

📌 À ε et l constants, l’absorbance A est proportionnelle à la concentration c et la relation peut s’écrire $A_\lambda=k_\lambda c$ avec $k_\lambda=\varepsilon l$.

📌 La proportionnalité de Beer-Lambert reste valable pour des absorbances comprises entre 0 et 2, des solutions limpides et des concentrations approximativement inférieures à 0,1 mol·L⁻¹.

Compléments

• Le coefficient d’absorption molaire ε dépend de la longueur d’onde utilisée, du solvant, de la nature de l’espèce absorbante et de la température, et s’exprime en L·mol⁻¹·cm⁻¹.

📐 Formule — À une longueur d’onde de travail fixe, l’absorbance totale d’une solution contenant plusieurs espèces absorbantes vérifie $A_{tot}=\sum_{i=1}^{n}k_{\lambda i}c_i$.

💡 Astuce mémo

Concentration croissante → absorbance croissante

📖 3. Conductance et conductivité ioniques

★ À maîtriser

📐 Formule — La conductance G d’une solution vérifie $G=\frac{1}{R}=\frac{I}{U}$ et s’exprime en siemens S.

• Le courant électrique dans une solution liquide est assuré par la mobilité des ions, notamment les cations et les anions.

📐 Formule — La conductivité σ d’une solution vérifie $\sigma=G\frac{L}{S}=\frac{G}{k}$, où L est la distance entre les plaques, S leur surface et k la constante de cellule.

📐 Formule — Pour une solution ionique suffisamment diluée, la loi de Kohlrausch s’écrit $\sigma=\sum_{i=1}^{n}\lambda_i c_i$, où λᵢ est la conductivité molaire ionique et cᵢ la concentration de l’ion i.

Compléments

• La conductivité σ s’exprime en S·m⁻¹ et ne dépend que de la nature de la solution, des concentrations ioniques et de la température.

📌 La loi de Kohlrausch reste valable pour des solutions peu concentrées, avec une concentration approximativement inférieure à 10,0 mmol·L⁻¹.

💡 Astuce mémo

Conductance : dépend de la cellule ; conductivité : caractérise la solution

📖 4. Pression et gaz parfaits

🔑 Notions clés & Définitions

• Gaz parfait : Modèle dans lequel les entités sont ponctuelles, se heurtent sans interaction et sont étudiées à pression et température relativement faibles.

★ À maîtriser

📐 Formule — L’équation d’état du gaz parfait est $pV=nRT$, où p est la pression, V le volume, n la quantité de matière, R la constante des gaz parfaits et T la température absolue.

📌 Une mesure de pression permet de retrouver la quantité de matière d’un gaz lorsque son volume V et sa température T sont connus.

Compléments

• La constante des gaz parfaits vaut R = 8,314 J·K⁻¹·mol⁻¹.

📐 Formule — La conversion entre température Celsius et température absolue est donnée par $T( K)=T(°C)+273{,}15$.

📌 À température et pression constantes, des volumes égaux de gaz différents contiennent le même nombre de molécules selon la loi d’Avogadro-Ampère.

💡 Astuce mémo

p, V, n, T sont reliés par pV = nRT

📖 5. Dosage par étalonnage

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage par étalonnage : Détermine la concentration d’une espèce chimique inconnue en comparant une grandeur physique mesurée à une gamme étalon connue.
• Dosage : Consiste à déterminer la quantité de matière ou la concentration d’une espèce chimique en solution.

★ À maîtriser

• 🔄 Un dosage par étalonnage suit trois étapes:
  1. Choisir une grandeur physique pertinente
  2. Mesurer cette grandeur pour le système inconnu
  3. Comparer la mesure à une gamme étalon préétablie

📌 Le dosage par étalonnage n’est applicable que tant que la relation de proportionnalité entre la grandeur physique mesurée et la concentration reste valable.

Compléments

• Les grandeurs physiques citées pour le dosage par étalonnage comprennent notamment:
  • l’absorbance
  • la conductivité
  • la pression

💡 Astuce mémo

Mesurer → comparer à la gamme étalon → déterminer la concentration

📊 Tableaux de synthèse

Grandeurs mesurées et lois associées