Dosage de Cu2+ par l'EDTA Prélever dans un bécher 20 mL de cette solution et doser par de l'EDTA Déterminer le titre en cuivre de la solution fournie
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Dosage de Cu2+ par l'EDTA Prélever dans un bécher 20 mL de cette solution et doser par de l'EDTA Déterminer le titre en cuivre de la solution fournie
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Michel DELUZARCHE - professeur de chimie en CPGE au lycée Kléber de Strasbourg TP de chimie - année 2010-2011 Dosage de Cu2+ par l'EDTA
1) Généralités a) Grandeurs spectrocolorimétriques Soit un faisceau parallèle de lumière m onochromatique de longueur d'onde λ, trav ersant un échantillon transparent et homo gène d'épaisseur l. Soient I0 et I les intens ités du faisceau avant et après la t raversée de l'échantillon. La transmittance T de la substance est définie par le quotient I/I0 ; on l'exprime généralement en %. La densité optique D (ou absorbance A), de l'échantillon est le logarithme du rapport inverse : D=log(I0/I). b) Loi de Beer-Lambert Dans le cas d'un soluté, l'absorbance obéit souvent à la relation D = ελ.l.c où ελ est le coefficient d'absorption molaire (ou absorptivité), l l'épaisseur de la cuve, c la conc entration m olaire d u soluté. On utilise généralement le cm comme unité de longueur. S'il y a plusieurs substances absorbantes, les densités optiques s'additionnent : D = ε
i .l.c i iCette loi n'est vérifiée rigoureusement que dans des conditions idéales : 1) La lumière doit être suffisamment monochromatique (ε dépend de la longueur d'onde). 2) Les concentrations en solutés ne doivent pas être trop élevées. 3) La loi n'est pas suivie dans le cas de substances fluorescentes. c) Spectre d'absorption La courbe donnant la transmittanc e ou l'absorbance en fonc tion de λ s'appelle le spectre d'absorption. Si l'on a besoin de la loi de Beer-Lambert, il vaut mieux tracer D = f(λ) ; si l'on a besoin que de l'aspect qualitatif du spectre , on se contente généralement de T = g(λ). Dosage de Cu2+ par l'EDTA
Michel DELUZARCHE - professeur de chimie en CPGE au lycée Kléber de Strasbourg TP de chimie - année 2010-2011 Le tracé d'un spectre d'absorption est un préalable à toute manipulation spectrocolorimétrique. En effet, c'est de lui que va dépendre le choix de la longueur d'onde de travail. On choisit, la plupart du temps, de se placer à un maximum d'absorption et ce pour deux raisons : - C'est là que l'influence d'un écart sur la longueur d'onde est la plus faible puisque dD/dλ = 0. - C'est là où l'influence d'un c hangement de co ncentration es t maximale ; dD = εl.l.dc ; c'es t-à-dire à dc donné, dD est d'autant plus grand q ue ελ est grand. d) Incertitudes sur les mesures Si on veut déterminer une concentration à l'aide de la loi de Beer-Lambert, en principe, les erreurs systématiques sont rendues négligeables par le constructeur et par le manipulateur : erreur sur l négligeable (cuves étalonnées), erreur sur λ négligeable (on se place au maximum d'absorption). ==> ΔD= ε.l.Δc = 0,43. ΔI/I = 0,4. ΔI/I0.10D ==> Δc/c = 0,43.( ΔI/I0).(10D/D)= ΔD/D ΔI/I0 est une caractéristique imp ortante de l'appareil. Il est utile de connaître pour chaque longueur d'onde la valeur minimale possible de ΔI/I0. Pour ΔI/I0 donné Δc/c est proportionnel à 10D/D. Il est donc clair que l'on a intérêt à éviter les valeurs de D trop petites ou trop grandes. Par exemple, lire une densité optique de 0,01 au lieu de 0 n'a pas grand sens. Afin de minim iser les erreurs, on veillera à n'ut iliser q ue des cuves parfaitement propres et non rayées. On évitera, entre autre, de poser ses doigts sur les faces optiques.
Michel DELUZARCHE - professeur de chimie en CPGE au lycée Kléber de Strasbourg TP de chimie - année 2010-2011 e) Principe de l'appareil Les explications seront données sur place. 2) Principe du dosage On donne : CuY2- Cu2+ + Y4- pK1 = 17,8 H4Y : acide éthylènediamine CH
2 CH 2 NH NH CH 2 -COOHHOOC-H
2 C CH 2 -COOHHOOC-H 2 C3) Choix de la longueur d'onde On se pro pose d'ét udier la réaction de complexation des Cu2+ par spectrocolorimétrie : il s e tro uve, en effet, q ue les spectres d'ab sorp tion des différentes espèces présentes, ne sont pas ident iques. On peut donc, en se plaçant à une longueur d'ond e dét erminée, ét udier les variations de concentrations des différentes espèces grâce à la loi de Beer-Lambert : D=ε
i,λ .c i .l iLa première partie du TP consiste donc à étalonner l'appareil de façon à pouvoir déterminer les εi,λ. On dispose pour ce faire de solutions étalons 0,0200 M en Cu2+ et CuY2- en tampon acétate molaire. Tracer les spectres d'absorption de ces deux solutions. À partir des solutions étalons, préparer des solutions 0,0150, 0,0100 et 0,00500 M en diluant grâce à une solution de tampon acétate molaire. La loi de Beer-Lambert est-elle vérifiée pour les deux espèces aux deu x longueurs d'ondes ? Calculer les ε, coefficients d'absorptivités. Quelle sont leurs unités ? À votre avis quelle est le meilleur choix de longueur d'onde pour réaliser le dosage ? Justifier votre réponse ?
Michel DELUZARCHE - professeur de chimie en CPGE au lycée Kléber de Strasbourg TP de chimie - année 2010-2011 4) Dosage On dispose d'une solution de Cu2+ (en tampon acétate) de titre inconnu Prélever dans un bécher 20 mL de cette solution et doser par de l'EDTA environ 0,04 M (titre exact fourni). À chaque mL ajouté, on fait un prélèvement que l'on introduit dans une cuve du spectrocolorimètre. On mesure l'absorbance à la longueur d'onde choisie, puis on remet le contenu de la cuve dans le bécher. Simuler la courbe de dosage à l'aide d'un logiciel ad hoc. Sous quelle forme se trouve principalement Cu2+ ? Écrire la RP. Calculer sa constante. La réaction est-elle quantitative en tampon acétique ? Tracer les courbes A(v+v0) en fonction de v, volume d'EDTA versé. Pourquoi est-il préférable de tracer A(v+v0) plutôt que A ? Tracer sur le même graphe les courbes expérimentales et les courbes calculées à partir des εi Déterminer le titre en cuivre de la solution fournie.
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