Fiche de révision : Spectrophotométrie et solutions

📋 Plan du Cours

1. Dissolution et dilution
2. Spectres et couleurs des solutions
3. Absorbance et spectrophotomètre
4. Loi de Beer-Lambert
5. Dosage par étalonnage
6. Application au bleu patenté

📖 1. Dissolution et dilution

🔑 Notions clés & Définitions

• Dissolution : Consiste à introduire une masse de soluté dans un solvant.
• Dilution : Consiste à prélever une solution mère puis à ajouter du solvant pour obtenir une solution fille.

★ À maîtriser

📐 Formule - Lors d’une dilution, les concentrations et volumes vérifient $C_1V_1 = C_2V_2$.

• La préparation d’une solution fille à partir d’une solution mère comprend trois étapes.

Compléments

📐 Formule - Lors d’une dilution, la masse de soluté est conservée : $m_1 = m_2$.

📐 Formule - Le facteur de dilution vérifie $F = \frac{C_1}{C_2} = \frac{V_2}{V_1}$.

💡 Astuce mémo

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

📖 2. Spectres et couleurs des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

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

★ À maîtriser

📌 La couleur observée d’une solution provient des radiations qui ne sont pas absorbées et sont transmises.

• Le bêta-carotène absorbe presque totalement le violet, le bleu et une partie du vert entre 400 et 500 nm, transmet les radiations de 500 à 800 nm et apparaît orange.

Compléments

• Le spectre visible de la lumière blanche s’étend du violet à 400 nm au rouge à 800 nm.

📌 La radiation principalement absorbée par une solution est la couleur complémentaire de la couleur observée.

💡 Astuce mémo

On voit les radiations transmises, pas celles qui sont absorbées.

📖 3. Absorbance et spectrophotomètre

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : Grandeur sans unité qui caractérise l’aptitude des espèces d’une solution à absorber une radiation de longueur d’onde donnée.
• Longueur d’onde maximale : La longueur d’onde maximale λmax est celle où l’absorbance est maximale et où l’incertitude sur la mesure est minimale.

★ À maîtriser

• Pour chaque longueur d’onde, le spectrophotomètre compare la lumière incidente à la lumière transmise et fournit l’absorbance.

Compléments

• Le bleu patenté E131 se mesure à une longueur d’onde de 640 nm.

💡 Astuce mémo

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

📖 4. Loi de Beer-Lambert

🔑 Notions clés & Définitions

• Coefficient d’absorption molaire : Dépend de l’espèce étudiée et de la longueur d’onde choisie.

📝 Points essentiels

📐 Formule - La loi de Beer-Lambert s’écrit $A = \varepsilon \times l \times C$, où A est l’absorbance, ε le coefficient d’absorption molaire, l la largeur de la cuve en cm et C la concentration de l’espèce.

📌 La loi de Beer-Lambert est valable uniquement lorsque $C < 0{,}100\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$.

📌 Pour une espèce et une longueur d’onde données, A est proportionnelle à C tant que le domaine de validité est respecté.

💡 Astuce mémo

Concentration qui augmente → absorbance qui augmente, dans le domaine de validité.

📖 5. Dosage par étalonnage

🔑 Notions clés & Définitions

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

★ À maîtriser

• Le dosage par étalonnage comprend cinq étapes successives.

📐 Formule - La droite d’étalonnage passant par l’origine vérifie $A = a \times C$.

Compléments

• Les concentrations des solutions étalons données en exemple sont 2,0 ; 4,0 ; 5,0 ; 6,0 et 8,0 µmol·L⁻¹.

💡 Astuce mémo

Étalons → absorbances → droite → absorbance inconnue → concentration.

📖 6. Application au bleu patenté

★ À maîtriser

• E131 est le bleu patenté V, de masse molaire 583 g·mol⁻¹, et constitue le colorant critique des bonbons Schtroumpf.

• 🔄 La préparation comprend quatre étapes :

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

• La dose journalière admissible d’E131 est de 5 mg par kilogramme de masse corporelle.

Compléments

📐 Formule - La masse maximale journalière d’E131 vérifie $m_{\max}=5\times\text{masse corporelle (kg)}$ et s’exprime en mg.

• Pour une masse corporelle de 70 kg, la DJA d’E131 est de 350 mg par jour, soit environ 16380 bonbons Schtroumpf par jour sans dépasser cette dose.

💡 Astuce mémo

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