Cinétique suivie par spectrophotométrie

Cinétiquesuiviepar spectrophotométrie
Bromation de la propanone
A- Etude de la bromation de la nronanoneen milieu acide.
Le dibromeréagitavecles méthyl-cétones
en milieu acidepour donnerlieu à uneréactionde
substitutionsur le carboneen o du carbonyle.La réactionétudiéeici est :
CH:-CO-CH3+ Br2+ H* -+ 2H* + Br- + CH3-CO-CHzBr
On peut suivre l'évolution de la concentrationen Br2 au spectrophotomètre
en fonction du
temps.
atllzl
= k.lcérone]u.[H*]b.[B.z]t
La loi deviresse
esrde la forme,, = .
dt
La longueurd'ondecorrespondant
au ma>rimum
d'absorptionpour une solutionde bromeest
),: 390 n;r;..On admettraqueseulBr2absorbeà cettelongueurd'onde.
1) Etude cinétiqus
On admetquel'ordre de la réactionest0 en Br2.
Montrerque si on opèreen présenced'un excèsde cétoneet d'acide,la concentration
c en Brz
estde la forme i c: c6- k't. DétcrminerI'expressionde k'.
Montrerquel'absorbance
A évoluesuivant: A = Ao - 4-s'k't
co
2) Maùipulation
On réalisera 3 séries de mesuresen relevant toutes les 30 s pendant 10 min, I'absorbanceA1
du mélangeS;.
On disposedes 3 solutions suivantes:
HCI à 1 mol.L-r
Br2 à 0,1 mol.L-l
Propanoneà 4 mol.L-l
On réalise les 3 mélanges 51 en mélangeant ces solutions dans les proportions définies cidessous.La solution Z de propanone sera toujours introduite en dernier en déclenchant le
chronamètre. Le mélange sera bien homogénéisé avant d'être placé, le plus rapidement
possible dans la cuve de mesure.
Volume{mL)
Sr
Sz
HCI
Sg
)
t0
10
Br2(pipetteeraduée)
4
4
4
Eaufturette)
20
Propanone
25
25
3) Exploitation
B- Spectred'absorotion du sirop de menthe
A faireuniquementsi la partieA estexploitéecomplètement
(a, b et k trouvés).
10
5
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SPECTROPHOTOMETRIE
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Définitions :
l)
Soit un faisceau parallèle de lumière monochromatique, de longueur d'onde 1,, traversant un échantillon transparent et
homogène contenu dans une cuve d'épaisseur L. Soient Io et I les intensités du faisceau respectivement avant et après
traverséede l'échantillon :
La transmittance T de la solution est définie par le quotient VIo; T est exprimée généralement en o%.
L'absorbance A ou densité optique D de l'échantillon est le logarithme décimal de l'inverse de la transmittance soit :
A = log (I/t).
2\ Loi de Beer-Lambert
Dans le cas d'un soluté de concentration c dans un solvant optiquement non absorbant, la loi de Beer- t ambert est vérifiée
soit :
A=e Lc
à e: coefficient d'absorption molaire du solutq caractéristique de la substance étudiée et fonction de la longreur d'onde 1".
) c concentration molaire volumique du soluté, en mol,/L
) L largeur de la cuve, généralement exprimée en crn-
Si l'échantillon contient plusieurs substancesabsorbantes,I' absorbanceest donnée par:
A:Xiei Lci
l'absorbance est une sandeur additive.
Dans le cas d'un solvant optiquement absorbant et si I'on utilise un spectrophotomètre visible monofaisceau, il faut alors
faire le zéro optique (ou blanc) avec le solvant pur pour chaque valeur de L
laloi
de Beer-Lambert n'est rigoureusement vérifiée que dans les conditions suivantes :
* La lumière doit être monochromatique (puisque e dépend de la longueur d'onde l"
).
* Irs concentrations des solutés ne dôivent pas être trop élevées.
+ La loi n'est pas suivie dans le cas de substancesfluorescentes* Il existe des solutions pour lesquelles il y a une (ou des longueu(s) d'onde pour la(les)quelle(s) I'absorbance est
)
indépendante de la concentration : un tel point est appelé point isobestique.
3) Précision des mesures
I-a sensibilité S est détcrminée par lc rapport de la grandeur mesurée (ici A) sur la variation de la grandeur à déterminer
(ici C):
S = dA/dC
soilici,S:e.L.
L'épaisseur de Ia cuve L est un facteur qui influe peu sur la sensibilité; par contre s(1,) peut varier dans de.grandes
proportions. I-a sensibilité sera d'autant meilleure ( dAldc d'autant plus grand) que le coefficient e (1" ) sera grand. C'est
pourquoi, en pratique, on travaille à la longueur d'onde correspondant au maximum d'absorption de façon à ce qu'une
petite variation de la concentration C entraîne une grande variation d'absorbance A
En conséquence lors d'une manipulation de spectrophotométrie. la première chose à tàire est de tracer le spectre
d'absorption de l'échantillon étudié afin de déterminer À max.
Pour une meilleure précision des mesures il est souhaitable que I'absorbance de l'échantillon à étudier soit comprise entre
0,2 et 1,5.
I-a précision est très souvent détériorée par la qualité optique des cuves utilisées.
Il faut veiller à éliminer les fines bulles d'air qui pourraient se former lors du remplissage des cuves.
Il faut essuyer soigneusementavec du papier Joseph les faces des cuves traversées par le faisceau lumineux afin d'éliminer,
entre autres, toutes traces de doigts.
!
Si la cuve est en plastique il faut lajeteiti elle présentedes ra1'ures.