Pour connaître la composition d’un système sans le transformer, on mesure des grandeurs physiques : absorbance, conductivité, pH, pression d’un gaz. Chacune est reliée à une concentration ou à une quantité de matière par une loi simple.
Une question sur ce cours ?
ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Exploiter la loi de Beer-Lambert et un spectre UV-visible
- Identifier des groupes caractéristiques à l’aide d’un spectre infrarouge
- Exploiter la loi de Kohlrausch pour déterminer une concentration
- Utiliser l’équation d’état du gaz parfait pour une quantité de gaz
1. Spectroscopie UV-visible : absorbance
A = ε × ℓ × c
- Un spectre d’absorption A = f(λ) présente un maximum à λmax ; c’est à cette longueur d’onde que la mesure est la plus sensible.
- Une droite d’étalonnage A = f(c) permet de doser une espèce colorée (ou absorbant dans l’UV).
- Couleur perçue : couleur complémentaire de la couleur la plus absorbée.
2. Spectroscopie infrarouge
Un spectre IR (transmittance en fonction du nombre d’onde σ = , en cm−1) permet d’identifier les liaisons présentes, donc les groupes caractéristiques.
| Liaison | σ (cm−1) | Famille révélée |
|---|---|---|
| O–H lié (alcool) | 3 200 – 3 400, large | alcool |
| O–H (acide carboxylique) | 2 500 – 3 200, très large | acide carboxylique |
| N–H | 3 100 – 3 500 | amine, amide |
| C=O | 1 650 – 1 750, fine et intense | aldéhyde, cétone, acide, ester, amide |
3. Conductimétrie
Une solution ionique conduit le courant. Sa conductivité σ (en S·m−1) se mesure au conductimètre. Pour une solution diluée :
σ = Σ λi × [Xi]
Solution de chlorure de sodium
λ(Na+) = 5,01 × 10−3 S·m2·mol−1 ; λ(Cl−) = 7,63 × 10−3 S·m2·mol−1 ; c = 1,0 × 10−3 mol·L−1 = 1,0 mol·m−3.
- σ = (5,01 + 7,63) × 10−3 × 1,0 ≈ 1,26 × 10−2 S·m−1
4. Quantité de matière d’un gaz
P × V = n × R × T
Le modèle du gaz parfait est valable aux faibles pressions. La mesure de P (manomètre), V et T donne n. Rappel : T(K) = θ(°C) + 273,15.
À retenir
- Beer-Lambert : A = εℓc ; mesure à λmax.
- IR : O–H large vers 3 300 cm−1, C=O fine vers 1 700 cm−1.
- Kohlrausch : σ = Σ λi[Xi], concentrations en mol·m−3.
- Gaz parfait : PV = nRT, en unités SI.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.