Fiche de révision : Méthodes physiques d’analyse

📋 Plan du Cours

1. Dosage par étalonnage et titrage
2. Spectrophotométrie et absorbance
3. Étalonnage spectrophotométrique
4. Étalonnage conductimétrique
5. Quantité de matière d’un gaz
6. Spectroscopie infrarouge

📖 1. Dosage par étalonnage et titrage

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage : Opération qui consiste à déterminer la concentration inconnue d’une espèce en solution.

📝 Points essentiels

📌 Le dosage par étalonnage est non destructif et repose sur une mesure physique, tandis que le dosage par titrage est destructif et met en jeu une transformation chimique.

💡 Astuce mémo

Étalonnage : mesure physique ; titrage : transformation chimique.

📖 2. Spectrophotométrie et absorbance

🔑 Notions clés & Définitions

• Spectrophotomètre : Appareil qui mesure l’absorbance d’une solution en fonction de la longueur d’onde de la radiation qui l’éclaire.

★ À maîtriser

• Le spectre d’absorption représente l’absorbance mesurée en fonction de la longueur d’onde.

Compléments

• En spectrophotométrie, une source monochromatique traverse une cuve contenant la solution, puis l’intensité de sortie I est mesurée et comparée à l’intensité d’entrée I₀ pour déterminer l’absorbance.

• Une solution éclairée en lumière blanche qui apparaît jaune a absorbé la lumière bleue, couleur complémentaire du jaune.

💡 Astuce mémo

La solution absorbe une couleur → elle apparaît de la couleur complémentaire.

📖 3. Étalonnage spectrophotométrique

★ À maîtriser

📐 Formule - La loi de Beer-Lambert s’écrit $A = kC = \varepsilon l C$, avec $k = \varepsilon l$.

• À paramètres fixés, l’absorbance est proportionnelle à la concentration de l’espèce absorbante.

• Le dosage spectrophotométrique par étalonnage consiste à préparer des dilutions d’une solution mère de concentration connue, mesurer leur absorbance, tracer $A=f(C)$, puis déterminer graphiquement la concentration inconnue à partir de l’absorbance de l’échantillon.

Compléments

📌 La loi de Beer-Lambert est vérifiée si la concentration est inférieure à $10^{-2}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$.

• Pour une solution de permanganate de potassium, la longueur d’onde choisie est le maximum d’absorption, soit $\lambda_{\max}=530\ \mathrm{nm}$.

📖 4. Étalonnage conductimétrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Conductivité : Grandeur qui traduit la capacité d’une solution ionique à conduire le courant, s’exprime en S·m⁻¹ et ne dépend pas du conductimètre utilisé.

★ À maîtriser

📐 Formule - La loi de Kohlrausch s’écrit $\sigma = kC$ et est vérifiée si $C < 10^{-2}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$.

• La conductivité d’une solution ionique est proportionnelle à la concentration en soluté ionique apporté.

• Le dosage conductimétrique par étalonnage consiste à préparer des dilutions d’une solution mère, mesurer leur conductivité, tracer $\sigma=f(C)$, puis déterminer la concentration inconnue à l’aide de la courbe.

Compléments

📐 Formule - La conductivité d’une solution dépend de la nature et de la concentration des ions présents et s’écrit $\sigma=\sum_i \lambda_i[X_i]$.

📖 5. Quantité de matière d’un gaz

📝 Points essentiels

📐 Formule - Pour un gaz parfait sous faible pression, l’équation d’état est $PV=nRT$.

📐 Formule - À température et pression fixées, le volume molaire vérifie $PV_m=RT$, donc $V_m=\frac{RT}{P}$.

📐 Formule - La quantité de matière d’un gaz se calcule par $n=\frac{V}{V_m}$.

💡 Astuce mémo

Mesurer P, V et T → calculer n avec l’équation des gaz parfaits.

📖 6. Spectroscopie infrarouge

🔑 Notions clés & Définitions

• Spectroscopie infrarouge : La spectroscopie infrarouge analyse les molécules en détectant l’absorption de rayonnement infrarouge par leurs liaisons, qui peuvent vibrer ou tourner.

★ À maîtriser

• Chaque type de liaison absorbe une bande de longueur d’onde déterminée, ce qui permet d’identifier les groupes caractéristiques présents dans une molécule.

• Un spectre infrarouge représente la transmittance T en fonction du nombre d’ondes σ, égal à l’inverse de la longueur d’onde exprimée en cm⁻¹.

Compléments

• Une transmittance de 100 % signifie que toute la lumière est transmise, tandis qu’une transmittance de 0 % signifie que toute la lumière est absorbée.

📌 L’identification des bandes d’absorption infrarouge nécessite l’utilisation de tables de spectroscopie IR.

💡 Astuce mémo

Transmittance haute : lumière transmise ; transmittance basse : lumière absorbée.