Fiche de révision : Analyse des systèmes chimiques

📋 Plan du Cours

1. Absorbance et spectrophotométrie
2. Loi de Beer-Lambert
3. Conductance et conductivité
4. Loi de Kohlrausch
5. Gaz parfaits et pression
6. Dosage par étalonnage

📖 1. Absorbance et spectrophotométrie

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : mesure l’atténuation d’un rayonnement lumineux après son interaction avec une espèce chimique et s’exprime sans unité.

★ À maîtriser

• Un spectrophotomètre mesure l’absorbance d’une espèce chimique grâce à un système de balayage en longueur d’onde.

• Un spectre UV-visible représente l’évolution de l’absorbance en fonction de la longueur d’onde, généralement de 200 à 800 nm, avec les UV entre 200 et 400 nm et le visible entre 400 et 800 nm.

Compléments

• Dans une molécule, les électrons de certaines liaisons absorbent les photons UV-visible.

💡 Astuce mémo

A = 0 : transmission totale ; 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 la cuve et c la concentration de l’espèce absorbante.

📌 La proportionnalité entre l’absorbance A et la concentration c est 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, du solvant, de la nature de l’espèce absorbante et de la température.

📐 Formule — Pour plusieurs espèces absorbantes à une longueur d’onde fixée, l’absorbance totale est la somme des absorbances individuelles : $A_{tot}=\sum_{i=1}^{n}\varepsilon_i l c_i$.

💡 Astuce mémo

Concentration accrue → absorbance accrue

📖 3. Conductance et conductivité

🔑 Notions clés & Définitions

• Conductance : caractérise l’aptitude d’une tranche de solution ionique à conduire le courant électrique et s’exprime en siemens.
• Conductivité : une grandeur qui caractérise la solution indépendamment de la géométrie de la cellule et s’exprime en siemens par mètre.

★ À maîtriser

📐 Formule — La conductance vérifie $G=\frac{1}{R}=\frac{I}{U}$, où R est la résistance, I l’intensité et U la tension.

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

Compléments

📐 Formule — La conductivité est donnée par $\sigma=G\frac{L}{S}=\frac{G}{k}$, où L est la distance entre les plaques, S leur surface et k la constante de cellule.

💡 Astuce mémo

La conductance dépend de la cellule ; la conductivité s’en affranchit

📖 4. Loi de Kohlrausch

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une solution ionique suffisamment diluée, la loi de Kohlrausch s’écrit $\sigma=\sum_{i=1}^{n}\lambda_i c_i$.

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

Compléments

• Dans la loi de Kohlrausch, λᵢ est la conductivité molaire ionique de l’espèce i et cᵢ sa concentration en mol·m⁻³.

💡 Astuce mémo

σ = Σ λᵢcᵢ

📖 5. Gaz parfaits et pression

🔑 Notions clés & Définitions

• Gaz parfait : modélisé par des entités ponctuelles qui s’entrechoquent sans interactions, lorsque la pression et la température restent relativement faibles.

★ À maîtriser

📐 Formule — Les variables d’un gaz parfait sont reliées par l’équation $pV=nRT$, avec p la pression, V le volume, n la quantité de matière, R la constante des gaz parfaits et T la température absolue.

Compléments

• La constante des gaz parfaits vaut $R=8{,}314\ \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}}$.

📌 La température absolue se convertit selon $T(\mathrm{K})=T(°\mathrm{C})+273{,}15$.

• 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

📖 6. Dosage par étalonnage

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage : consiste à déterminer la quantité de matière ou la concentration d’une espèce chimique en solution.

★ À maîtriser

• Un dosage par étalonnage consiste à mesurer une grandeur physique pertinente du système inconnu, puis à la comparer à une gamme étalon préétablie reliant cette grandeur aux concentrations.

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

Compléments

• Les grandeurs physiques utilisables comprennent notamment:
  • l’absorbance
  • la conductivité
  • la pression

💡 Astuce mémo

Mesurer → comparer à la gamme étalon → déterminer la concentration

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des méthodes physiques