Fiche de révision : Spectrophotométrie et propriétés des gaz

📋 Plan du Cours

1. Lumière et absorption des solutions
2. Mesure spectrophotométrique et Beer-Lambert
3. Dosage des thiocyanates salivaires
4. Agitation des entités gazeuses
5. Pression et forces pressantes
6. Concentration molaire et dilution
7. Concentration massique et molaire

📖 1. Lumière et absorption des solutions

★ À maîtriser

• La couleur d’une solution colorée correspond à la couleur complémentaire de la radiation qu’elle absorbe.

Compléments

• Une solution incolore laisse passer toute la lumière blanche.

• Des couples de couleurs complémentaires donnent du blanc :

  • vert et magenta
  • cyan et rouge
  • bleu et jaune

💡 Astuce mémo

Une solution colorée absorbe une couleur et montre sa complémentaire ; une solution incolore laisse passer la lumière blanche.

📖 2. Mesure spectrophotométrique et Beer-Lambert

★ À maîtriser

• Le spectrophotomètre sélectionne une longueur d’onde puis mesure l’absorbance de la lumière ayant traversé une cuve contenant la solution.

• L’absorbance dépend de la nature et de la concentration de la solution, de la longueur d’onde utilisée et de l’épaisseur de solution traversée.

📐 Formule - La loi de Beer-Lambert s’écrit $A = \varepsilon \times l \times C$, où A est sans unité, ε s’exprime en L·mol⁻¹·cm⁻¹, l en cm et C en mol·L⁻¹.

📐 Formule - À épaisseur de cuve constante, l’absorbance est proportionnelle à la concentration selon $A = K \times C$.

• Pour déterminer une concentration inconnue par étalonnage, on mesure l’absorbance d’une gamme étalon, trace A en fonction de C, puis utilise la droite passant par l’origine pour déterminer C à partir de A.

Compléments

📌 La mesure doit être effectuée à une longueur d’onde correspondant à une absorption maximale ou très importante.

💡 Astuce mémo

Choisir λ, traverser la cuve, mesurer A, relier A à C.

📖 3. Dosage des thiocyanates salivaires

★ À maîtriser

• L’ion thiocyanate SCN⁻ de la salive réagit entièrement avec l’ion fer(III) pour former l’ion [FeSCN]²⁺ dans les conditions du dosage.

📐 Formule - La conservation de la quantité de thiocyanate lors de la dilution donne $C_{sal}V_{sal} = C_sV_s$ et conduit à C_sal = 6,5 × 10⁻³ mol·L⁻¹ dans la salive.

Compléments

• Dans le dosage de la salive, les solutions étalons de thiocyanatofer(III) sont mesurées à λ = 490 nm dans une cuve de largeur l = 1,00 cm.

• La gamme étalon associe les concentrations 0,40, 0,60, 1,2, 1,6 et 2,0 × 10⁻⁴ mol·L⁻¹ aux absorbances 0,12, 0,24, 0,46, 0,62 et 0,80, respectivement.

• L’échantillon de salive de 250 μL est dilué jusqu’à un volume de 10,0 mL et la solution obtenue a une absorbance A₄₉₀ = 0,65.

📐 Formule - La concentration de thiocyanatofer(III) dans la solution S se calcule par $C = \frac{A}{\varepsilon \times l}$ et vaut 1,625 × 10⁻⁴ mol·L⁻¹ pour les données fournies.

📖 4. Agitation des entités gazeuses

🔑 Notions clés & Définitions

• Mouvement brownien : Le déplacement permanent des entités, lié à leur agitation microscopique.

★ À maîtriser

📌 Lorsque la température augmente, l’agitation des entités augmente également.

Compléments

📌 L’agitation des entités est permanente dans les liquides et les gaz, mais elle est plus importante dans les gaz.

💡 Astuce mémo

Température plus élevée → agitation des entités plus importante.

📖 5. Pression et forces pressantes

🔑 Notions clés & Définitions

• Pression atmosphérique : La pression exercée par l’atmosphère sur les objets.

★ À maîtriser

📐 Formule - La pression est le rapport de la force pressante à la surface d’action : $P = \frac{F}{S}$, avec F en N, S en m² et P en Pa.

• La pression atmosphérique normale vaut 101325 Pa, soit environ 10⁵ Pa ou 1 bar, et 1 bar = 10⁵ Pa.

Compléments

• Un pascal équivaut à un newton par mètre carré : 1 Pa = 1 N·m⁻².

• Quand l’air est aspiré dans la cloche, la pression intérieure diminue, le ballon se dilate et il devient impossible de soulever la cloche du support ; quand l’air y rentre, le ballon reprend sa taille initiale.

• Pour une cloche hémisphérique de rayon 0,8 m sous une pression atmosphérique de 10⁵ Pa, la résultante des forces pressantes atmosphériques vaut environ 2,0 × 10⁵ N.

📖 6. Concentration molaire et dilution

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration molaire : La quantité de matière de cette espèce contenue dans 1 L de solution.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration molaire est le rapport de la quantité de matière au volume de solution : $C = \frac{n}{V}$, avec n en mol et V en L.

• Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté ne change pas et les concentrations et volumes vérifient $C_iV_i = C_fV_f$.

Compléments

• Diluer 10 mL d’une solution mère à 0,10 mol·L⁻¹ dans une fiole de 100 mL donne une concentration finale de 0,010 mol·L⁻¹.

📖 7. Concentration massique et molaire

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration massique est le rapport de la masse de soluté au volume de solution : $C_m = \frac{m}{V}$.

📐 Formule - La concentration molaire et la concentration massique sont reliées par $C = \frac{C_m}{M}$, où M est la masse molaire en g·mol⁻¹.

Compléments

• Dissoudre 0,50 g de NaCl dans 100 mL d’eau correspond à une concentration massique de 5 g·L⁻¹.