TS INDICATEUR COLORE Objectifs Mettre en évidence les zones de prédominance des formes acide et basique des indicateurs colorés par une méthode spectrophotométrique. Déterminer le pKA du couple acide-base relatif au vert de bromocrésol. Couleur et absorbance Les indicateurs colorés sont des couples acide-base qui ont une propriété visuelle intéressante : la forme acide notée InH n'a pas la même teinte que la forme basique notée In-. Dans le cas vert de bromocrésol (noté VBC), la forme acide est jaune et la forme basique est bleue. La courbe A = f (), obtenues à l’aide d’un spectrophotomètre, pour une solution acide et pour une solution basique de VBC. L'analyse des courbes 1. Déterminer les longueurs d'ondes a et b qui correspondent respectivement au maximum d'absorbance de la forme acide InH et de la forme basique In . 2. Pourquoi peut-on dire que la forme acide est totalement transparente si on éclaire la solution avec une lumière monochromatique dont la longueur d'onde est b ? 3. En est-il de même avec la forme basique et la radiation a ? L’absorbance et la concentration 1- On éclaire une solution contenant du VBC avec une lumière monochromatique de longueur d'onde b . D'après la loi de Beer-Lambert, l'absorbance A de la solution est proportionnelle à la concentration de la forme basique [In ] de cette solution (Voir TP cinetique) A = k . [ In ] relation (1) La forme acide jaune, si elle est présente, absorbe-t-elle la lumière monochromatique de longueur d'onde b ? 2- Soit C la concentration totale de l'indicateur coloré sous ses deux formes. On a la relation : C = [ InH ] + [ In ] relation (2) En milieu très basique, pH > 11, on peut considérer que seule existe la forme basique [ In ] et il est possible de mesurer : Amax = k. C relation (3) - En utilisant les relations (1), (2) et (3), montrer que : [In ] c = A Amax - [ In ] s'appelle la fraction centésimale molaire, c'est un nombre inférieur ou égal à 1 qu'il est C possible d'exprimer à l'aide d'un pourcentage. 3- - Quelle relation très simple existe-t-il entre les fractions centésimales molaires de In et de InH ? Quelle est alors la fraction centésimale molaire de InH ? Déduire la relation : [ In- ] [ InH ] = A Amax- A EXPERIENCE On dispose de cinq solutions tampons notées S1 à S5 , dont les pH sont les suivants : Solution pH cas du VBC S1 S2 S3 S4 S5 Définition 3 4 5 6 7 On appelle solution tampon, une solution dont le pH reste constant après dilution ou après un ajout modéré d’un acide ou d’une base Dans cinq tubes à essais, introduire avec une pipette jaugée, 10 mL de chacune des cinq solutions tampon. Dans un sixième tube, introduire de la même façon, 10 mL d'une solution d'hydroxyde de -2 -1 sodium de concentration 10 mol.L , dont le pH est voisin de 12. Introduire dans chaque tube, 1 mL de VBC mesuré avec une pipette graduée .Bouche et agite chaque tube par retournement. Règler le spectrophotomètre sur b et étalonner le zéro de l’absorbance avec une cuve remplie d'eau distillée. Les mesures Mesurer l'absorbance A pour chaque solution en commençant par la solution d'hydroxyde de sodium qui permet de connaître A max = ……….. Complèter le tableau ci-dessous : Valeur du pH (indiquée sur le flacon) S1 : S2 : S3 S4 S5 Couleur A - [ In ]/C [ InH ]/C - R = [ In ]/[ InH ] Log R Exploitation - 1. Tracer, dans un même repère, les courbes représentatives des fonctions : [ In ]/C = f (pH) [ InH ]/C = f (pH) et - [ In ] ), montrer que le point d'intersection de ces deux [ InH ] courbes permet de connaître le pK A du couple acide-base de cet indicateur coloré. 2. En utilisant la relation pH = pK A + log ( - 3. Dans un autre repère, tracer la courbe pH = f(log [ In ] ). Retrouver, sur ce graphique, la [ InH ] valeur du pKa précédemment déterminée. 4. On estime que si l'une des formes colorées a une fraction centésimale molaire inférieure à 10%, elle ne peut pas être perçue visuellement dans le mélange. Sur le graphe n°1, estimer les valeurs du pH qui correspondent à ces limites. Cet intervalle s'appelle zone de virage. Pourquoi le pKA est- il obligatoirement dans cette zone de virage ? Conclusion: Sur un axe horizontal gradué en unités de pH, représenter les trois zones suivantes (zone de prédominance de la teinte acide, zone de virage, zone de prédominance de la teinte basique) et indique les couleurs correspondantes dans la bande inférieure : Cas du VBC pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Couleurs Les indicateurs colorés, tout comme les autres couples acide-base, sont caractérisés par leur quotient de réaction à l'équilibre, Q r(eq), encore appelé constante d'acidité KA. A une température donnée cette constante ne dépend que de la nature du couple acide- base qui constitue l'indicateur coloré.
