Physique-Chimie · Terminale Spécialité

Fiche de révision —
Contrôle de Qualité

Textes à trous · Formules · Schémas · Tableaux · Exemples d'application

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Spectrophotométrie UV-Visible

Loi de Beer-Lambert · Absorbance · Gamme d'étalonnage · Domaine de validité

Introduction

La spectrophotométrie UV-visible est une méthode d'analyse non destructive permettant de déterminer la concentration d'une espèce colorée en solution. Elle repose sur la mesure de la lumière absorbée par la solution à une longueur d'onde donnée.

Notions clés — Texte à trous
La transmittance T est définie par T = ___. Elle varie entre ___ et ___.
L'absorbance A est définie par A = ___. C'est une grandeur ___.
Quand T augmente, A ___. Une solution très absorbante a une absorbance ___ et une transmittance ___.
La couleur perçue d'une solution est la couleur ___ de la couleur absorbée. On mesure l'absorbance à la longueur d'onde où elle est ___.
Loi de Beer-Lambert
La loi de Beer-Lambert établit une relation de ___ entre l'absorbance et la concentration :
A = ε × l × C
A : absorbance (sans unité)
ε : coefficient d'absorption molaire (L·mol⁻¹·cm⁻¹)
l : épaisseur de la cuve (chemin optique) (cm)
C : concentration molaire de la solution (mol·L⁻¹)
La représentation graphique A = f(C) est une droite passant par ___, de pente ___.
⚠️ Domaine de validité
La loi de Beer-Lambert n'est valable qu'en solution diluée : C < 0,1 mol·L⁻¹ et A < 2. Au-delà, les interactions inter-moléculaires modifient ε et la relation n'est plus linéaire.
Gamme d'étalonnage

Pour déterminer la concentration d'une solution inconnue, on réalise une gamme d'étalonnage : une série de solutions de concentrations connues dont on mesure l'absorbance.

Droite d'étalonnage

Étape 1 : tracé de la droite A = f(C) — Étape 2 : lecture graphique de C₀

On trace la droite A = f(C) (droite d'étalonnage). Pour une solution inconnue d'absorbance A₀, on lit graphiquement ou calcule ___.
Si A₀ > 2 (hors domaine), il faut ___, mesurer à nouveau, puis multiplier C obtenue par ___.
💡 Méthode non destructive
Avantage majeur : la solution est récupérée intacte après la mesure, contrairement au titrage qui consomme le réactif.
Exemple d'application
Exemple — Détermination de la concentration d'une solution de KMnO₄

Données : ε = 1 500 L·mol⁻¹·cm⁻¹ · l = 1,0 cm · A = 0,45. Calculer C.

1

Identifier la formule : ___

2

Vérifier le domaine de validité : ___

3

Calculer : C = ___

→ C = ___
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Spectroscopie Infrarouge

Nombre d'onde · Bandes caractéristiques · Identification de familles

Introduction

La spectroscopie infrarouge (IR) permet d'identifier les liaisons chimiques présentes dans une molécule. Elle repose sur l'absorption de rayonnements IR par les liaisons, qui entrent en vibration à des fréquences caractéristiques.

Nombre d'onde — Texte à trous
Le nombre d'onde σ est défini par σ = ___, exprimé en ___. La gamme utile est ___.
Plus σ est grand, plus l'énergie de la liaison est ___. Une liaison triple absorbe à un σ ___ qu'une liaison double, qui absorbe à un σ ___ qu'une liaison simple.
Sur un spectre IR, l'axe des abscisses représente ___ et l'axe des ordonnées représente ___. Un creux (T faible) signifie que la molécule ___.
σ = 1 / λ
σ : nombre d'onde (cm⁻¹)
λ : longueur d'onde (cm)
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Conductimétrie

Conductance · Conductivité · Loi de Kohlrausch · Titrage conductimétrique

Introduction

La conductimétrie mesure la capacité d'une solution ionique à conduire le courant électrique. Plus une solution contient d'ions mobiles et conducteurs, plus sa conductivité est élevée. Cette propriété est utilisée pour suivre l'évolution d'un titrage.

Grandeurs fondamentales — Texte à trous
La conductance G d'une cellule de conductimétrie est l'inverse de la résistance : G = ___, exprimée en ___.
La conductivité σ tient compte de la géométrie de la cellule (longueur l, section S) : σ = ___, exprimée en ___.
σ = G × (l / S)
σ : conductivité de la solution (S·m⁻¹)
G : conductance = 1/R (S)
l : distance entre les électrodes (m)
S : surface des électrodes (m²)
Loi de Kohlrausch
En solution diluée, la conductivité σ est la somme des contributions de chaque ion : σ = ___.
σ = Σ λᵢ × [Xᵢ]
σ : conductivité de la solution (S·m⁻¹)
λᵢ : conductivité molaire ionique de l'ion i (S·m²·mol⁻¹)
[Xᵢ] : concentration de l'ion i (mol·m⁻³)
⚠️ Ions spectateurs
Toutes les espèces ioniques participent à la conductivité, y compris les ions spectateurs (ceux qui n'apparaissent pas dans l'équation de la réaction support). Ils sont bien présents dans la solution et contribuent à σ selon la loi de Kohlrausch.
⚠️ Domaine de validité
La loi de Kohlrausch n'est valable qu'en solution suffisamment diluée (C < 10⁻² mol·L⁻¹). En solution concentrée, les interactions inter-ioniques modifient les λᵢ.
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σ = kC

Droite σ = f(C) — lecture de C_exp par interpolation graphique

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Dosages & Titrages

Réaction support · Équivalence · Composition du système · Relation à l'équivalence

Introduction

Un titrage est une méthode d'analyse destructive qui consiste à faire réagir la solution à doser (la solution titrée) avec une solution de concentration connue (la solution titrante), jusqu'au point équivalent.

Titrage classique

Montage de titrage classique — burette, erlenmeyer, agitateur magnétique

pH-métrique

Montage de titrage pH-métrique — burette, bécher, pH-mètre, agitateur magnétique

Conductimétrique

Montage de titrage conductimétrique — burette, bécher, conductimètre, agitateur magnétique

Conditions et définitions — Texte à trous
La réaction support d'un titrage doit être : ___, ___ et ___.
Le point équivalent est atteint lorsque les réactifs sont introduits en proportions ___. On dit que le réactif titrant est alors ___.
Avant l'équivalence : le réactif titrant B est en défaut → c'est le ___. Le réactif titré A est en ___.
Après l'équivalence : le réactif titré A est entièrement consommé, le réactif titrant B est en ___.
Relation à l'équivalence
n_A / a = n_E(B) / b
n_A : quantité de réactif titré A = C_A × V_A
a : coefficient stœchiométrique de A
n_E(B) : quantité de titrant B à l'équivalence = C_B × V_E
b : coefficient stœchiométrique de B
Cas particulier a = b = 1 : C_A × V_A = ___. On peut ainsi calculer ___ ou bien ___.
💡 Méthode destructive vs non destructive
Le titrage consomme la solution (méthode destructive). La spectrophotométrie UV-vis est non destructive : la solution est récupérée intacte.
Exemples d'application
Exemple 1 — Calcul de C_A à partir de V_E

HCl titré par NaOH : V_A = 10,0 mL ; C_B = 7,50×10⁻² mol·L⁻¹ ; V_E = 13,6 mL (a=b=1)

1

À l'équivalence : ___

2

C_A = ___

→ C_A = ___
Détermination graphique du point équivalent

Pour un titrage pH-métrique, deux méthodes permettent de repérer le point équivalent E :

Méthode des tangentes parallèles

Doc. 9 — Méthode des tangentes parallèles : le point équivalent E est à mi-distance entre les deux tangentes

Courbe dérivée dpH/dVB

Doc. 10 — Courbe dérivée dpH/dV_B = f(V_B) : le maximum correspond au point équivalent E

La méthode des tangentes consiste à tracer deux droites ___ à la courbe pH = f(V_B), de part et d'autre du point d'inflexion. Le point équivalent E est situé à ___.
La méthode de la courbe dérivée consiste à tracer dpH/dV_B = f(V_B). Le point équivalent correspond au ___.
Titrage colorimétrique
Si le réactif titré ou le réactif titrant est coloré, l'équivalence est repérée par un ___.
Si les deux réactifs sont incolores, on utilise un ___ qui change de couleur selon le pH. On choisit un indicateur dont la ___.
💡 Indicateurs non acido-basiques
Exemple : le noir ériochrome T (bleu) forme un complexe rouge avec Ca²⁺, Mg²⁺ et d'autres ions métalliques → utilisé en dosage complexométrique.
Titrage conductimétrique
Lorsque la conductivité σ de la solution varie au cours du titrage, on trace la courbe σ = f(V_B). L'équivalence est repérée par un ___.
Toutes les espèces ioniques participent à σ, y compris les ___ (ceux absents de l'équation de la réaction support).
Courbe conductimétrique

Courbe σ = f(V_B) — l'équivalence correspond au changement de pente (V_E ≈ 6,3 mL)

⚠️ Dilution
Si Vtitrant ajouté << Vsolution titrée, la dilution est négligeable et la courbe est formée de segments de droites dont l'intersection donne V_E. Sinon, les courbes sont courbées.
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