Fiche de révision : Quantité de matière et spectrophotométrie

📋 Plan du Cours

1. Quantité de matière et mole
2. Calculs selon l’état physique
3. Concentrations des solutions
4. Méthode de résolution quantitative
5. Unités et écriture scientifique
6. Principe de la spectroscopie UV-Visible
7. Spectres et couleur des solutions
8. Loi de Beer-Lambert
9. Dosage par étalonnage

📖 1. Quantité de matière et mole

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : Quantité de matière correspondant à 6,02 × 10²³ entités élémentaires, comme des atomes ou des molécules.

📝 Points essentiels

• La constante d’Avogadro vaut $N_A = 6{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$ et correspond au nombre d’entités élémentaires par mole.

📐 Formule - La quantité de matière vérifie $n = \frac{m}{M}$, avec n en mol, m en g et M en g·mol⁻¹.

📖 2. Calculs selon l’état physique

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour un liquide, la masse volumique vérifie $\rho = \frac{m}{V}$ et la masse vérifie $m = \rho V$.

📐 Formule - La quantité de matière d’un gaz vérifie $n = \frac{V}{V_m}$, avec V en L et Vₘ en L·mol⁻¹.

Compléments

• Le volume molaire vaut 22,4 L·mol⁻¹ dans les conditions normales de température et de pression, à 0 °C et 1 atm, et 24,0 L·mol⁻¹ à 20 °C.

💡 Astuce mémo

Solide : masse directement ; liquide : masse volumique ; gaz : volume molaire.

📖 3. Concentrations des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration molaire : Quantité de matière de soluté dissoute par litre de solution et s’exprime en mol·L⁻¹.
• Concentration massique : Masse de soluté dissoute par litre de solution et s’exprime en g·L⁻¹.
• Solubilité : Masse maximale qu’il est possible de dissoudre dans un volume donné de solvant.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration molaire vérifie $C = \frac{n_{soluté}}{V_{sol}}$ et donc $n_{soluté} = C V_{sol}$.

📐 Formule - La concentration massique γ et la concentration molaire C sont liées par $\gamma = C M$.

Compléments

📐 Formule - Pour une espèce chimique X en solution, la concentration molaire vérifie $[X] = \frac{n_X}{V}$.

📖 4. Méthode de résolution quantitative

📝 Points essentiels

• 🔄 La résolution quantitative suit les étapes suivantes:
  1. Lister les grandeurs données
  2. Cibler les grandeurs à calculer
  3. Choisir la relation
  4. Vérifier les unités
  5. Effectuer le calcul numérique

💡 Astuce mémo

Données → inconnues → relation → unités → calcul.

📖 5. Unités et écriture scientifique

🔑 Notions clés & Définitions

• Écriture scientifique : Représentation d’un nombre sous la forme $a \times 10^n$, avec a compris entre 1 et 9,99999… et n entier.

★ À maîtriser

• Les préfixes et leurs facteurs sont:
  • Téra, T, 10¹²
  • Giga, G, 10⁹
  • Méga, M, 10⁶
  • Kilo, k, 10³
  • Milli, m, 10⁻³
  • Micro, μ, 10⁻⁶
  • Nano, n, 10⁻⁹
  • Pico, p, 10⁻¹²
  • Femto, f, 10⁻¹⁵

Compléments

• Dans le système international, l’unité de longueur est le mètre, de symbole m.

💡 Astuce mémo

Téra, giga, méga, kilo, unité, milli, micro, nano, pico, femto.

📖 6. Principe de la spectroscopie UV-Visible

🔑 Notions clés & Définitions

• Spectroscopie UV-Visible : Méthode d’analyse et d’identification des espèces chimiques fondée sur la comparaison entre l’intensité incidente I₀ et l’intensité transmise I.

📝 Points essentiels

• Dans un spectrophotomètre UV-Visible, une radiation de longueur d’onde λ traverse une cuve contenant la solution à analyser, puis l’intensité transmise est comparée à l’intensité incidente.

💡 Astuce mémo

Radiation incidente I₀ → solution absorbante → radiation transmise I.

📖 7. Spectres et couleur des solutions

★ À maîtriser

• Un spectre d’absorption représente l’absorbance A en fonction de la longueur d’onde λ et permet de déterminer la longueur d’onde du maximum d’absorption λmax.

📌 La couleur perçue d’une solution est la couleur complémentaire de celle correspondant à son maximum d’absorption.

Compléments

• Une solution qui absorbe le rouge à λmax = 650 nm est de couleur cyan.

📌 Les solutions qui absorbent dans le domaine de l’ultraviolet sont incolores.

💡 Astuce mémo

Absorption maximale à une longueur d’onde → couleur complémentaire perçue.

📖 8. Loi de Beer-Lambert

📝 Points essentiels

📐 Formule - La loi de Beer-Lambert s’écrit $A_λ = ε_λ \ell C$, où Aλ est sans unité, ελ est en L·mol⁻¹·cm⁻¹, ℓ en cm et C en mol·L⁻¹.

📌 À longueur d’onde, coefficient d’absorption molaire et largeur de cuve constants, l’absorbance est proportionnelle à la concentration selon $A_λ = k_λ C$.

💡 Astuce mémo

Concentration croissante → absorbance proportionnellement croissante.

📖 9. Dosage par étalonnage

📝 Points essentiels

• Le dosage par étalonnage utilise des solutions étalons de concentrations connues, construit une courbe d’étalonnage absorbance-concentration, puis permet de déterminer la concentration inconnue à partir de son absorbance.

💡 Astuce mémo

Solutions étalons → courbe d’étalonnage → absorbance inconnue → concentration recherchée.

📊 Tableaux de synthèse

Calcul de la quantité de matière