Fiche de révision : Concentration, dilution et spectrophotométrie

📋 Plan du Cours

1. Couleur et absorption du permanganate
2. Gamme étalon de l’eau de Dakin
3. Mesure spectrophotométrique
4. Dilution et conservation du soluté
5. Concentrations massique et molaire
6. Quantité de matière et masse molaire
7. Facteur de dilution
8. Masse volumique et gaz

📖 1. Couleur et absorption du permanganate

📝 Points essentiels

• La longueur d’onde d’absorption maximale du permanganate de potassium est λmax = 525,6 nm, ce qui correspond à la couleur verte.

📌 Le permanganate de potassium absorbe principalement la radiation verte mais la solution est perçue comme violette ou magenta, sa couleur complémentaire.

💡 Astuce mémo

Le vert est absorbé, le violet est observé

📖 2. Gamme étalon de l’eau de Dakin

🔑 Notions clés & Définitions

• Échelle de teinte : Série de solutions dont la couleur permet d’estimer la concentration d’une solution inconnue

📝 Points essentiels

📐 Formule — Lors de la dilution de la solution mère S0 à 30 mg·L⁻¹ dans un volume final de 10 mL, la concentration massique vérifie $C_n = \frac{30 \times V_0}{10}$ lorsque V0 est exprimé en mL.

• Pour préparer les solutions filles, on prélève dans cinq tubes respectivement 1,0, 3,0, 5,0, 7,0 et 9,0 mL de solution mère, on complète avec respectivement 9,0, 7,0, 5,0, 3,0 et 1,0 mL d’eau distillée, puis on homogénéise.

• Les cinq solutions filles ont respectivement les concentrations massiques 3,0, 9,0, 15, 21 et 27 mg·L⁻¹.

💡 Astuce mémo

1–3–5–7–9 mL de solution mère

📖 3. Mesure spectrophotométrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : Grandeur sans unité mesurée par un spectrophotomètre pour caractériser l’absorption d’une solution colorée

★ À maîtriser

📐 Formule — Selon la loi de Beer-Lambert, l’absorbance d’une solution colorée vérifie $A = k \cdot C$, où C est la concentration de l’espèce colorée.

Compléments

• Avant toute série de mesures, on réalise le blanc ou la calibration en masquant la source lumineuse afin de régler le spectrophotomètre.

• Sur un spectre d’absorption, l’abscisse représente la longueur d’onde λ en nanomètres et l’ordonnée représente l’absorbance A.

💡 Astuce mémo

Couleur plus foncée → absorbance plus élevée

📖 4. Dilution et conservation du soluté

★ À maîtriser

📐 Formule — La conservation du soluté pendant une dilution s’écrit $C_1V_1 = C_2V_2$, avec les concentrations et les volumes exprimés dans des unités compatibles.

📌 Au cours d’une dilution, la masse et la quantité de matière du soluté se conservent, tandis que le volume de solution et la concentration changent.

• Pour effectuer une dilution en fiole jaugée, on prélève la solution mère avec une pipette jaugée, on la transfère dans la fiole, on ajoute de l’eau, on homogénéise, puis on complète jusqu’au trait de jauge et on homogénéise à nouveau.

Compléments

• Une solution de glucose de concentration 0,005 mol·L⁻¹, dont 10 mL sont dilués à 100 mL, possède après dilution une concentration de 5 × 10⁻⁴ mol·L⁻¹.

💡 Astuce mémo

Ajout d’eau → volume augmente, quantité de soluté conservée

📖 5. Concentrations massique et molaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration massique : Quotient de la masse de soluté par le volume de solution et s’exprime en g·L⁻¹
• Concentration molaire : Quotient de la quantité de matière de soluté par le volume de solution et s’exprime en mol·L⁻¹

📝 Points essentiels

📐 Formule — Les concentrations massique et molaire sont reliées par $C = \frac{C_m}{M}$, où M est la masse molaire.

💡 Astuce mémo

Cm se mesure en g·L⁻¹, C en mol·L⁻¹

📖 6. Quantité de matière et masse molaire

★ À maîtriser

📐 Formule — La quantité de matière d’un échantillon vérifie $n = \frac{m}{M}$, où m est la masse et M la masse molaire.

Compléments

📐 Formule — La masse d’un échantillon vérifie $m = n \times M$.

• La constante d’Avogadro vaut N_A = 6,02 × 10²³ mol⁻¹.

📖 7. Facteur de dilution

🔑 Notions clés & Définitions

• Facteur de dilution : Rapport de la concentration initiale à la concentration finale, soit $F = \frac{C_{m1}}{C_{m2}} = \frac{V}{V_p}$

★ À maîtriser

• Une solution passant de 300 mg·L⁻¹ à 30 mg·L⁻¹ a été diluée d’un facteur 10.

Compléments

📐 Formule — Pour préparer une dilution de facteur 10 dans une fiole jaugée de 100 mL, le volume de solution mère à prélever est $V_p = \frac{100}{10} = 10\ \text{mL}$.

💡 Astuce mémo

Dilution par 10 → concentration divisée par 10

📖 8. Masse volumique et gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse volumique : Quotient de la masse d’un liquide par son volume, soit $e = \frac{m}{V}$, et s’exprime ici en g·mL⁻¹

📝 Points essentiels

📐 Formule — Pour un gaz, le volume molaire vérifie $V_m = \frac{V}{N}$, où V est le volume total et N la quantité de matière en moles.

• Une quantité donnée de gaz occupe le même volume quel que soit le gaz dans les conditions considérées.

📊 Tableaux de synthèse

Grandeurs de concentration