Exercice II: Spectrophotométrie (7 points)

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EXERCICE 2 : Spectrophotométrie (5,5 points)

1ère partie : Lumière et Spectrophotométrie

1.1. Les longueurs d'onde du spectre visible dans le vide sont comprises
entre ( = 400 nm pour le violet et ( = 800 nm pour le rouge.
1.2. Le rayonnement ultraviolet correspond à des longueurs d'onde
inférieures à 400 nm et le rayonnement infrarouge correspond à des
longueurs d'ondes supérieures à 800 nm.
1.3. Une lumière est monochromatique si elle ne contient qu'une seule
radiation de longueur d'onde ( donnée.

1.4.1. L'indice de réfraction n d'un milieu transparent est défini par la
relation : [pic]
où c est la célérité de la lumière dans le vide,
et v est la célérité de la lumière dans le milieu considéré.

1.4.2. Comme vu précédemment n = c/v, or le verre est un milieu dispersif
pour la lumière. La célérité v dépendant de la fréquence ( de la radiation
lumineuse considérée alors l'indice de réfraction dépend de la fréquence.
Par ailleurs, c = (.(0 où (0 est la longueur d'onde dans le vide de la
radiation. De ce point de vue, on peut considérer que l'indice de
réfraction dépend de la longueur d'onde dans le vide de la radiation
lumineuse.

1.4.3. Le phénomène responsable de la décomposition de la lumière blanche
est le phénomène de dispersion.
À chaque radiation monochromatique de la lumière blanche, dans le vide,
correspond une valeur de l'indice de réfraction du verre. En notant i
l'angle d'incidence des radiations dans le vide de la lumière blanche, la
loi de réfraction de Descartes sur le dioptre air-verre donne alors : nair
. sin(i) = nverre((0) . sin(r)
avec i et nair constants quelle que soit la valeur de (0.
Ainsi la loi de Descartes montre que l'angle de réfraction r dépend de la
longueur d'onde dans le vide (0 des radiations lumineuses de la lumière
blanche.

1.4.4. D'après l'énoncé, « la déviation d'une radiation lumineuse est
d'autant plus importante que la longueur d'onde de la radiation est
faible ». Comme (bleu < (rouge alors l'angle de déviation D d'une radiation
bleue, par rapport à la direction du faisceau incident, est plus grand que
celui d'une radiation rouge, soit Dbleu > Drouge.
Remarques :
- l'angle de déviation est défini par D = i - r.
- à la sortie du prisme il y a réfraction avec un angle de réfraction
supérieur à l'angle d'incidence car n((0) > nair = 1,00.











2ème partie : Dosage colorimétrique par étalonnage
2.1.1. Pour trouver un encadrement de la concentration en diiode de la
solution S, on peut réaliser une échelle de teinte en diiode. Les solutions
filles sont préparées par dilution d'une solution mère de concentration
connue, dans des tubes à essais identiques. Les solutions filles ont ainsi
des concentrations connues.
Il suffit ensuite de verser un peu de solution S dans un tube à essais,
identique à ceux des solutions filles, et de comparer la teinte de la
solution S à celles des solutions filles.

2.1.2. Les récipients utilisés (tubes à essais ou béchers) doivent être
tous identiques car la teinte d'une solution colorée dépend de l'épaisseur
de solution traversée.
2.2.1. Le spectrophotomètre doit être réglé sur la longueur d'onde
correspondant au maximum d'absorption, soit ici, par lecture graphique sur
le spectre d'absorption,
(max = 4,7(102 nm.

2.2.2. La courbe d'étalonnage étant une droite passant par l'origine,
l'absorbance A est proportionnelle à la concentration C. On peut donc
écrire une relation de la forme A = k(C qui est bien en accord avec la loi
de Beer-Lambert.

2.2.3. Pour AS = 0,78 on lit sur la courbe CS.exp = 870 µmol.L(1.
La solution en diiode de la teinture d'iode officinale ayant été diluée 200
fois :
Cexp = 200. CS.exp = 870 ( 200 = 174(103 µmol.L(1 = 174 mmol.L(1 = 0,174
mol.L(1.






















2.3.1. D'après la valeur de la masse volumique, 1 L de solution a une masse
de 9,0(102 g. Le pourcentage massique en diiode étant de 5 %, la masse de
diiode attendue dans un litre de solution est alors : [pic] g. La
concentration massique en diiode attendue est donc bien
Cm = 45 g.L(1.

2.3.2. Ca = [pic] soit Ca = [pic]= 0,177 mol.L(1 = 0,18 mol.L(1
2.3.3. [pic]= 1,7 % (en ne conservant que deux chiffres significatifs,
comme pour Ca obtenue en 2.3.2.). La valeur expérimentale trouvée est très
proche de la valeur attendue.
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Drouge



Dbleu



i