Beer Lambert

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Utiliser la loi de Kohlrausch

La carence en élément calcium, ou hypocalcémie, peut être traitée par injection intraveineuse d’une solution de chlorure de calcium. On souhaite déterminer la concentration $C_o$ en chlorure de calcium contenue dans une ampoule de $\pu{10,0 mL}$. Le contenu de l’ampoule est dilué 100 fois. La mesure de la conductivité de la solution $S$ obtenue est os : $\sigma_S = \pu{1,23 mS.cm-1}$. On mesure également la conductivité de différentes solutions étalon en chlorure de calcium. Les résultats sont rassemblés dans le tableau ci-dessous :

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Eau de Dakin

La liqueur de Dakin (eau de Dakin) est une solution antiseptique utilisée pour le lavage des plaies et des muqueuses, de couleur rose et à l’odeur d’eau de Javel. Elle a pour avantage de ne pas être colorante (contrairement à l’éosine, par exemple) et de ne pas produire de sensation d’irritation à l’usage (contrairement à la Bétadine par exemple).

Lors de la Première Guerre mondiale, le chimiste d’origine britannique, installé aux États-Unis, Henry Drysdale Dakin met au point avec le chirurgien français Alexis Carrel un antiseptique (dont la substance active est l’eau de Javel) pour les plaies ouvertes ou infectées, dans le cadre des travaux de ce dernier sur le traitement des plaies de guerre.

On trouve dans un document publié par l’Institut suisse de prévention de l’alcoolisme (ISPA) les informations suivantes :
Quand une personne consomme de l’alcool, celui-ci commence immédiatement à passer dans le sang. Plus le passage de l’alcool dans le sang est rapide, plus le taux d’alcool dans le sang augmentera rapidement, et plus vite on sera ivre. L’alcool est éliminé en majeure partie par le foie. Dans le foie, l’alcool est éliminé en deux étapes grâce à des enzymes. Dans un premier temps, l’alcool est transformé en éthanal par l’enzyme alcool déshydrogénase (ADH). L’éthanal est une substance très toxique, qui provoque des dégâts dans l’ensemble de l’organisme. Il attaque les membranes cellulaires et cause des dommages indirects en inhibant le système des enzymes. Dans un deuxième temps, l’éthanal est métabolisé par l’enzyme acétaldéhyde déshydrogénase (ALDH).

La pièce de 5 centimes d’euro est composée d’un centre en acier (constitué essentiellement de fer et de carbone) entouré de cuivre. Elle a un diamètre de $\pu{21,25 mm}$, une épaisseur de $\pu{1,67 mm}$ et une masse de $\pu{3,93 g}$.
On cherche par une méthode spectrophotométrique à déterminer la teneur en cuivre d’une telle pièce.

Le cuivre, de masse molaire $\pu{63,5 g.mol-1}$, est un métal qui peut être totalement oxydé en ions cuivre (II) par un oxydant puissant tel que l’acide nitrique selon la réaction d’équation : $$ \ce{3 Cu(s) + 8 H^+(aq) + 2 NO3^-(aq) -> 3 Cu^{2+}(aq) + 4 H2O(l) + 2 NO(g)} $$ Les ions cuivre (II) formés se retrouvent intégralement dissous en solution ; le monoxyde d’azote $\ce{NO}$ est un gaz peu soluble dans l’eau.
En pratique, on dépose une pièce de 5 centimes dans un erlenmeyer de $\pu{100 mL}$, on place cet erlenmeyer sous la hotte et on met en fonctionnement la ventilation. Équipé de gants et de lunettes de protection, on verse dans l’erlenmeyer $\pu{20 mL}$ d’une solution d’acide nitrique d’une concentration environ égale à $\pu{7 mol.L-1}$.
La pièce est alors assez vite oxydée et on obtient une solution notée $S_1$. On transfère intégralement cette solution $S_1$ dans une fiole jaugée de $\pu{100 mL}$ et on complète cette dernière avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. On obtient une solution $S_2$ qui contient également des ions fer (III) provenant de la réaction entre l’acide nitrique et le fer contenu dans le centre d’acier de la pièce. L’absorbance de la solution $S_2$ à $\pu{800 nm}$ est mesurée, elle vaut $A = \pu{0,575}$.

Il est assez facile de calculer la concentration massique ou la concentration molaire lorsqu’on sait comment la solution a été préparée : il suffit de diviser la masse (ou la quantité de matière) de soluté apporté par le volume du solvant¹.

Mais comment déterminer la concentration en soluté apporté d’une solution que l’on n’a pas préparé ? Comment vérifier la valeur de la concentration en soluté apporté d’une solution ?

Ce chapitre introduit une méthode permettant de répondre à ces questions à la condition que la solution soit colorée !

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Eau de Dakin

La liqueur de Dakin (eau de Dakin) est une solution antiseptique utilisée pour le lavage des plaies et des muqueuses, de couleur rose et à l’odeur d’eau de Javel. Elle a pour avantage de ne pas être colorante (contrairement à l’éosine, par exemple) et de ne pas produire de sensation d’irritation à l’usage (contrairement à la Bétadine par exemple).

Lors de la Première Guerre mondiale, le chimiste d’origine britannique, installé aux États-Unis, Henry Drysdale Dakin met au point avec le chirurgien français Alexis Carrel un antiseptique (dont la substance active est l’eau de Javel) pour les plaies ouvertes ou infectées, dans le cadre des travaux de ce dernier sur le traitement des plaies de guerre.

À ce stade de l’année, nous connaissons les grandeurs « concentration massique » et « concentration molaire ». Il est assez facile de calculer leur valeur lorsqu’on sait comment la solution a été préparée : il suffit de diviser la masse (ou la quantité de matière) de soluté apporté par le volume du solvant¹.

Mais comment déterminer la concentration en soluté apporté d’une solution que l’on n’a pas préparé ? Comment vérifier la valeur de la concentration en soluté apporté d’une solution ?

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Concentrations molaires et dilution

Situation expérimentale sur le site du Livre Scolaire (hors questions)

• Situation expérimentale

Images du montage expérimental

Solution d’extrait de choux rouge

Échelle de teinte

Montage expérimental avec spectrophotomètre

Exploitation des données

• Télécharger le logiciel Spectral Analysis du fabriquant Vernier. Il existe des versions pour tous les systèmes d’exploitations.

• Télécharger les fichiers résultats suivants (clic droit et enregistrer) et les ouvrir à tour de rôle à l’aide du logiciel juste téléchargé :

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