SPECTROPHOTOMETRIE : Etalonnage du spectrophotomètre

Chimie – Leçon n° 3 – TP n° 3
Etalonnage du spectrophotomètre – Etude de la cinétique de la
réaction entre l’eau oxygénée et l’ion iodure
Objectifs
- Connaître la technique de spectrophotométrie.
- Construire une courbe d’étalonnage et établir la relation entre absorbance A et concentration C d’une espèce
absorbante en solution.
- Faire le suivi spectrophotométrique d’une transformation chimique.
Principe
- Au cours de la réaction d’oxydation des ions iodure par l’eau oxygénée, il se forme du diiode, seule espèce
colorée dans le mélange réactionnel.
- L’évolution de la concentration du diiode peut donc être suivie par mesure de l’absorbance.
I- Etalonnage du spectrophotomètre
1) Obtention d’une échelle des teintes
On dispose de deux solutions de diiode : (S0) de concentration C0 = 4,00 mmol.L -1
(S3) de concentration C3 = 1,00 mmol.L -1
Il faut réaliser différentes solutions de diiode de concentration Ci à partir de la solution mère (S0) ou (S3).
Matériel : 2 burettes graduées de 25,0 mL, tubes à essais et bouchons.
Protocole opératoire : Introduire dans des tubes à essais numérotés un volume Vi de solution mère.
Compléter à 10,0 mL avec un volume Ve d’eau distillée pour obtenir la concentration Ci désirée ; boucher,
agiter pour homogénéiser.
Compléter le tableau :
Tube Solution mère Ci (mmol.L -1 ) Vi (mL) Ve (mL)
0 S0 4,00
1 S0 3,00
2 S0 2,00
3 S3 1,00
4 S3 0,800
5 S3 0,400
2) Etalonnage
Sélectionner la longueur d’onde 480 nm sur le spectrophotomètre.
Attention ! Manipuler les cuves sans mettre les doigts sur les faces !Ne pas les remplir à ras bord !
Remplir une cuve d’eau distillée pour « faire le blanc » , c’est-à-dire A = 0.
Préparer 6 cuves avec les solutions précédentes et mesurer l’absorbance A.
Tube 0 1 2 3 4 5
C (mmol.L -1 ) 4,00 3,00 2,00 1,00 0,800 0,400
A
TS

3) Relation entre absorbance et concentration (A faire en fin de TP, passer de suite au II)
1. Tracer la courbe d’étalonnage A = f(C).
2. Etablir la relation entre A et C. Déterminer le coefficient directeur de la droite d’étalonnage.
II- Etude de la cinétique de la réaction entre l’eau oxygénée et l’ion iodure
1) Expérience
Matériel : pipettes jaugées de 2,00 mL, 10,0 mL, 20,0 mL.
Préparer dans un bécher le mélange suivant :
- 20,0 mL de solution d’iodure de potassium (K + (aq) + I - (aq)) à 1,0010 -2 mol.L -1
- 10,0 mL d’acide sulfurique (2H + (aq) + SO4 2- (aq)) à 1,00 mol.L -1
- 8,00 mL d’eau distillée.
Déclencher le chronomètre (t = 0) en versant dans ce mélange 2,00 mL d’eau oxygénée (H2O2) à 0,100
mol.L -1 , puis agiter rapidement avec une baguette de verre.
Aussitôt, remplir une cuve, la placer dans le spectrophotomètre et relever les valeurs de l’absorbance A, en
faisant une mesure toutes les minutes pendant 30 min , puis toutes les 5 min jusqu’à la fin du TP.
Tableau de mesures :
t (min) A t (min) A t (min) A t(min) A
1 10 19 28
2 11 20 29
3 12 21 30
4 13 22 35
5 14 23 40
6 15 24 45
7 16 25 50
8 17 26 55
9 18 27
2) Exploitation des mesures
1. Tracer la courbe A = f(t). Echelle : 1cm 2 min
2. Rappeler la relation littérale entre absorbance et concentration en diiode ; en déduire la relation numérique
entre A et I2(aq) dans l’expérience.
3. Montrer que l’on peut transformer le graphe A = f(t) en un graphe I2(aq) = g(t ) par une simple
modification de l’axe des ordonnées.
4. Etablir l’équation de la réaction entre l’eau oxygénée et l’ion iodure.
5. Etablir le tableau descriptif de l’évolution du système.
6. Déterminer l’avancement maximal xm. Quel est le réactif limitant ?
7. En déduire la valeur théorique de la concentration en diiode formé lorsque la réaction est terminée ( [I2]f ).
8. Etablir l’expression de la vitesse de réaction en fonction de la concentration en diiode formé. En déduire
l’expression de la vitesse de réaction en fonction de l’absorbance.
9. Calculer la vitesse de réaction aux dates t = 0, t = 10 min et t = 30 min ; comparer les résultats. Quel est la
facteur cinétique mis en évidence ?
10. Définir et déterminer le temps de demi-réaction à partir des résultats expérimentaux.

A l’issue du TP, je sais :
Préparer une échelle de teinte à l’aide de burettes graduées
Utiliser un spectrophotomètre ( étalonnage, remplissage et positionnement des cuves,
mesures d’absorbances)
Préparer un mélange donné de solutions en utilisant la verrerie adaptée à la précision
demandée
Déclencher le chronomètre en temps voulu pour suivre un e transformation chimique
Calculer la nouvelle concentration d’une solution préparée par dilution
Utiliser la loi de Beer-Lambert
Ecrire les ½ équations et équations d’oxydoréduction.
Utiliser un tableau d’avancement et les formules de base de chimie.
Tracer un graphique manuellement (titre, chois de l’échelle, graduation des axes,
identification des grandeurs physiques portées et de leur unité, placement des points, lissage)
Déterminer à l’aide du graphe une vitesse volumique de réaction.
Déterminer à l’aide du graphe un temps de demi-réaction.
OUI NON A approfondir !