Fiche de révision : Dosage spectrophotométrique

📋 Plan du Cours

1. Préparation des solutions
2. Lumière et couleur des solutions
3. Absorbance et spectrophotomètre
4. Loi de Beer-Lambert
5. Dosage par étalonnage
6. Application au bleu patenté

📖 1. Préparation des solutions

★ À maîtriser

📌 La dissolution prépare une solution en introduisant une masse de soluté dans un solvant, tandis que la dilution prépare une solution fille en prélevant une solution mère puis en ajoutant du solvant.

📐 Formule — Lors d’une dilution, la masse de soluté reste constante et vérifie $m_1=m_2$ ainsi que $C_1V_1=C_2V_2$.

• 🔄 La préparation d’une solution fille suit trois étapes:
  1. Prélever le volume calculé de solution mère avec une pipette jaugée
  2. Introduire le prélèvement dans une fiole jaugée
  3. Compléter avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge

Compléments

📐 Formule — Le facteur de dilution peut s’écrire $F=\frac{C_1}{C_2}=\frac{V_2}{V_1}$.

💡 Astuce mémo

Dissolution : soluté ajouté au solvant ; dilution : solution mère prélevée puis complétée.

📖 2. Lumière et couleur des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Spectre d’absorption : Représente l’absorbance d’une espèce en solution pour chaque longueur d’onde du domaine visible.

★ À maîtriser

• Le spectre visible de la lumière blanche s’étend du violet, de longueur d’onde 400 nm, au rouge, de longueur d’onde 800 nm.

📌 La radiation principalement absorbée par une solution correspond à la couleur complémentaire de la couleur observée, qui provient des radiations non absorbées.

Compléments

• Une solution de bêta-carotène absorbe presque totalement les radiations violettes, bleues et une partie des radiations vertes entre 400 et 500 nm, ce qui lui donne une couleur orange correspondant aux radiations non absorbées entre 500 et 800 nm.

💡 Astuce mémo

Radiations absorbées versus radiations transmises : la couleur observée vient des radiations non absorbées.

📖 3. Absorbance et spectrophotomètre

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : Grandeur sans unité qui caractérise l’aptitude des espèces présentes dans une solution à absorber une radiation lumineuse de longueur d’onde donnée.

★ À maîtriser

• Un spectrophotomètre compare, pour chaque longueur d’onde, la lumière incidente à la lumière transmise et fournit l’absorbance correspondante.

• La longueur d’onde λmax est celle pour laquelle l’absorbance est maximale et l’incertitude sur les mesures est minimale.

Compléments

• Pour le bleu patenté E131, le spectrophotomètre doit être réglé à la longueur d’onde de 640 nm.

💡 Astuce mémo

Absorption d’une radiation → diminution de la lumière transmise → absorbance mesurable.

📖 4. Loi de Beer-Lambert

🔑 Notions clés & Définitions

• Coefficient d’absorption molaire : Tient compte de l’espèce étudiée et de la longueur d’onde choisie pour l’étude.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une espèce donnée et une longueur d’onde donnée, la loi de Beer-Lambert relie l’absorbance à la concentration selon $A=\varepsilon l C$.

📌 La loi de Beer-Lambert n’est valide que pour des concentrations inférieures à 0,100 mol.L−1.

Compléments

• La largeur l de la cuve intervient dans la loi de Beer-Lambert et s’exprime en centimètres.

💡 Astuce mémo

Concentration croissante → absorbance croissante, tant que le domaine de validité est respecté.

📖 5. Dosage par étalonnage

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage par étalonnage : Détermine la concentration inconnue d’une solution en comparant une grandeur physique caractéristique, comme l’absorbance, à celle de solutions étalons de concentrations connues.

★ À maîtriser

• 🔄 Le dosage spectrophotométrique suit cinq étapes:
  1. Préparer des solutions filles de concentrations connues
  2. Mesurer leurs absorbances à λmax
  3. Tracer la droite d’étalonnage A=f(C)
  4. Mesurer l’absorbance de l’échantillon
  5. Lire graphiquement la concentration de l’échantillon

📐 Formule — Dans le domaine de validité de la loi de Beer-Lambert, la droite d’étalonnage vérifie une relation de proportionnalité $A=aC$.

Compléments

• Les solutions filles préparées à partir de la solution mère ont les concentrations 2,0, 4,0, 5,0, 6,0 et 8,0 μmol.L−1.

💡 Astuce mémo

Étalons → absorbances → droite A=f(C) → absorbance de l’inconnue → concentration.

📖 6. Application au bleu patenté

★ À maîtriser

• Le colorant E131 est le bleu patenté V, de masse molaire 583 g.mol−1, et il est considéré comme le constituant critique des bonbons Schtroumpf.

• 🔄 La préparation de la solution Schtroumpf suit quatre étapes:

  1. Dissoudre un bonbon dans 20 à 30 mL d’eau distillée chaude
  2. Laisser la solution tiédir
  3. Transférer la solution dans une fiole jaugée de 50,0 mL
  4. Compléter avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge

📌 La dose journalière admissible du colorant E131 est de 2,5 mg par kilogramme de masse corporelle.

📐 Formule — Pour un consommateur de 70 kg, la masse maximale quotidienne de colorant selon la DJA est $2{,}5\times70=175\ \mathrm{mg}$.

Compléments

• Selon le calcul fourni, un consommateur de 70 kg peut manger environ 8190 bonbons Schtroumpf par jour sans dépasser la DJA en bleu patenté E131.

💡 Astuce mémo

Dissoudre → mesurer à 640 nm → déterminer CS → comparer à la DJA.

📊 Tableaux de synthèse

Dissolution et dilution