Fiche de révision : Mesures et dosages chimiques

📋 Plan du Cours

1. Principes de la spectroscopie
2. Spectrophotométrie UV-visible
3. Spectroscopie infrarouge
4. Conductance et conductivité
5. Loi de Kohlrausch
6. Dosage par titrage
7. Repérage de l’équivalence
8. Dosage par étalonnage
9. Exploitation des dosages

📖 1. Principes de la spectroscopie

🔑 Notions clés & Définitions

• Spectroscopie : Technique d’analyse de la matière fondée sur l’étude de ses interactions avec des radiations électromagnétiques.

📝 Points essentiels

• Les principales formes citées sont:
  • la spectroscopie UV-visible
  • la spectroscopie infrarouge
  • la spectroscopie RMN
  • la spectroscopie micro-onde

📖 2. Spectrophotométrie UV-visible

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : Grandeur physique qui caractérise l’absorption par une substance d’une radiation lumineuse de longueur d’onde donnée.

★ À maîtriser

📐 Formule — La loi de Beer-Lambert relie l’absorbance à la concentration molaire selon $A=\varepsilon \ell c$, où $\varepsilon$ est le coefficient d’absorption molaire, $\ell$ l’épaisseur de la solution et $c$ sa concentration.

Compléments

• Le coefficient dépend de:
  • l’espèce chimique
  • le solvant
  • la température
  • la longueur d’onde

📐 Formule — Pour une solution contenant plusieurs espèces absorbantes à la même longueur d’onde, l’absorbance totale est la somme des absorbances individuelles selon $A=\varepsilon_1\ell c_1+\varepsilon_2\ell c_2$.

💡 Astuce mémo

Concentration accrue → absorption accrue

📖 3. Spectroscopie infrarouge

🔑 Notions clés & Définitions

• Spectroscopie infrarouge : Étude de l’absorption de rayonnements électromagnétiques de longueur d’onde supérieure à 800 nm par des composés organiques.

📝 Points essentiels

• Le rayonnement infrarouge fournit une énergie suffisante pour mettre les liaisons chimiques d’un composé organique en vibration, puis le spectre obtenu permet d’identifier certains groupes caractéristiques.

💡 Astuce mémo

Des liaisons chimiques vibrent sous le rayonnement infrarouge

📖 4. Conductance et conductivité

🔑 Notions clés & Définitions

• Conductance : L’inverse de sa résistance R selon $G=\frac{1}{R}$ et s’exprime en siemens.

★ À maîtriser

📐 Formule — Une cellule conductimétrique vérifie la relation $I=G\,U$, donc $G=\frac{I}{U}$, où U est la tension imposée et I l’intensité mesurée.

📐 Formule — La conductance d’une cellule conductimétrique dépend de sa géométrie et de la conductivité selon $G=\frac{S}{\ell}\sigma=k\sigma$.

Compléments

• La conductivité dépend de:
  • la concentration
  • la température
  • la nature des ions

💡 Astuce mémo

Conductance = cellule ; conductivité = solution

📖 5. Loi de Kohlrausch

🔑 Notions clés & Définitions

• Conductivité molaire ionique : Caractérise la contribution d’un ion X à la conductivité et s’exprime en S·m²·mol⁻¹.

📝 Points essentiels

📐 Formule — La conductivité totale d’une solution est la somme des contributions ioniques selon $\sigma=\sum_i\lambda_i[X_i]$, dans la limite des faibles concentrations.

📌 La loi de Kohlrausch n’est valable que pour des concentrations inférieures ou égales à 10⁻² mol·L⁻¹.

💡 Astuce mémo

Ion → concentration → contribution → conductivité totale

📖 6. Dosage par titrage

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage : Détermine la concentration molaire d’une solution inconnue en la faisant réagir avec une solution de concentration connue.

📝 Points essentiels

📌 La solution titrée contient l’espèce dosée de concentration inconnue, tandis que la solution titrante est versée et contient le réactif titrant de concentration connue.

• La réaction de dosage doit être:
  • rapide
  • totale
  • spécifique
  • observable

💡 Astuce mémo

Réaction rapide, totale, spécifique et observable

📖 7. Repérage de l’équivalence

🔑 Notions clés & Définitions

• Équivalence : Le moment caractérisé par le changement de réactif limitant, où les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques et totalement consommés.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une réaction de dosage $aA+bB\rightarrow cC+dD$, l’équivalence vérifie $\frac{n_i(A)}{a}=\frac{n_i(B)}{b}$.

📐 Formule — Dans le dosage des ions fer(II) par les ions permanganate, la concentration inconnue vérifie $C_1=\frac{5V_{eq}C_2}{V_1}$.

Compléments

• Lors du dosage des ions fer(II) par les ions permanganate, la solution reste d’abord incolore, puis atteint l’équivalence et devient violette lorsque le permanganate est ajouté en excès.

💡 Astuce mémo

Avant équivalence : titré en excès ; après : titrant en excès

📖 8. Dosage par étalonnage

★ À maîtriser

• Un dosage par étalonnage relie une grandeur mesurée à la concentration grâce à des solutions étalons de concentrations connues, puis permet de déterminer une concentration inconnue à partir de la courbe obtenue.

Compléments

📌 Pour la conductance, la relation avec la concentration est linéaire seulement pour des concentrations inférieures à 10⁻² mol·L⁻¹.

📌 L’étalonnage conductimétrique ne convient pas à une solution contenant plusieurs ions, car la conductivité dépend alors de plusieurs concentrations ioniques.

💡 Astuce mémo

Étalons → courbe → mesure → concentration

📖 9. Exploitation des dosages

📝 Points essentiels

• Le titrage colorimétrique repère l’équivalence par un changement de couleur du milieu ou d’un indicateur coloré choisi pour changer de couleur au moment du changement de réactif limitant.

• Le titrage conductimétrique détermine l’équivalence à partir de l’évolution de la conductance, notamment par le minimum de conductance dans un dosage acido-basique.

• L’équivalence peut être déterminée par: l’abscisse du point d’inflexion de la courbe pH=f(V), l’extremum de la courbe dérivée, la méthode des tangentes

📊 Tableaux de synthèse

Méthodes de repérage de l’équivalence