Cinétique suivie par spectrophotométrie

Cinétique
suivie
par
spectrophotométrie
Bromation
de la propanone
A- Etude de la bromation de la nronanone
en milieu acide.
Le dibrome réagit
avec les
méthyl-cétones
en milieu acide
pour
donner lieu à une réaction
de
substitution sur le carbone
en o du carbonyle. La réaction
étudiée ici est :
CH:-CO-CH3
+ Br2
+ H* -+ 2H* + Br-
+ CH3-CO-CHzBr
On peut suivre l'évolution de la concentration
en Br2 au spectrophotomètre
en fonction du
temps.
La
loi
de
viresse
esr
de
la forme
,,
= - atllzl =
k.lcérone]u.[H*]b.[B.z]t
.
dt
La longueur
d'onde
correspondant
au ma>rimum
d'absorption
pour
une solution
de
brome
est
),: 390
n;r;..
On admettra que
seul
Br2
absorbe
à cette
longueur d'onde.
1) Etude cinétiqus
On admet
que
l'ordre
de la réaction
est 0 en Br2.
Montrer
que
si on opère
en
présence
d'un excès de cétone et d'acide,
la concentration c en Brz
est de la forme i c: c6
- k't. Détcrminer
I'expression
de k'.
Montrer
que
l'absorbance
A évolue
suivant
: A = Ao - 4-s'k't
co
2) Maùipulation
On réalisera 3 séries
de mesures
en relevant toutes les 30 s pendant 10 min, I'absorbance A1
du mélange
S;.
On dispose
des 3 solutions suivantes
: HCI à 1 mol.L-r
Br2
à 0,1 mol.L-l
Propanone
à 4 mol.L-l
On réalise les 3 mélanges 51 en mélangeant
ces solutions dans les proportions définies ci-
dessous. 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.
3) Exploitation
B- Spectre
d'absorotion du sirop de menthe
A faire
uniquement
si la partie A est
exploitée complètement
(a,
b et k trouvés).
Volume
{mL) HCI Br2
(pipette
eraduée) Eau
fturette) Propanone
Sr t0 420 10
Sz 10 425 5
Sg )425 10

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TP
l) Définitions :
Soit un faisceau parallèle de
homogène contenu dans une
traversée de l'échantillon :
SPECTROPHOTOMETRIE PCSI
traversant un échantillon transparent et
faisceau respectivement avant et après
r_
\ t e o;,1
lumière monochromatique,
cuve d'épaisseur L. Soient de longueur d'onde 1,,
Io et I les intensités du
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 substances absorbantes, I' absorbance est 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 substances
fluorescentes-
* 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
soigneusement
avec 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 présente des ra1'ures. !