GENDRE Anne-Sophie TC02 PESIN Simon Spectrophotométrie But

GENDRE Anne-Sophie
PESIN Simon
TC02
TP n°3
Spectrophotométrie
But du TP :
Ce TP a pour objectif de déterminer la concentration d’une solution de fer ferreux au moyen de deux
méthodes :
- La colorimétrie visuelle
- La spectrophotométrie.
La concentration de la solution de fer est proportionnelle à l’intensité de la coloration.
Ces deux méthodes seront comparées pour déterminer leur précision et leur fiabilité grâce aux résultats
expérimentaux.
Dosage du fer ferreux par l’orthophénantroline
Principe
Dans la solution d’orthophenantroline (C12H8N2H2O), l’intensité de la coloration est
proportionnelle à la concentration en fer.
On va déduire de deux manipulations différentes la solution de concentration inconnue.
Préparation des solutions
Manipulation :
-
-
-
On prélève 100mL de la solution étalon de fer que l’on verse dans une fiole jaugée de 1L que
l’on rempli jusqu’au trait de jauge avec de l’eau distillée. Cette solution de concentration C’E est
diluée 10 fois à partie de la solution de concentration CE :
CE =
On a : C’E = CE/10 =
On verse 250mL de solution C’E dans un des six erlenmeyer d’une contenance de 250mL
propres et sec dont on dispose
Dans le deuxième on verse 100mL de la solution de concentration C’E au moyen d’une fiole
jaugée, puis on rempli l’erlenmeyer avec de l’eau distillée jusqu’à ce que le volume total atteigne
250mL. La solution obtenue est de concentration C’E/2 :
C'
C’E/2 = E 
2
Par dilution successive, on obtient 4 concentrations différentes de la même solution de fer. Pour
chacune des manipulations on prélève 100mL de la solution que l’on vient de préparé et on la
dilue pour que la concentration soit deux fois moins importante. On obtient :
C'
C’E/4 = E 
4
C'E
C’E/8 =

8
C'
C’E/16 = E 
16
C'E
C’E/232 =

32
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-
-
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Dans un septième erlenmeyer, on verse 100mL de la solution de titre inconnu en fer.
Puis on ajoute dans chacun des 7 erlenmeyers :
 3 mL d’acide ascorbique : permet le dosage du fer total après réduction de ions Fe3+
 3 mL de tampon pH = 4.8
 3 mL d’orthophénantroline : forme un complexe rouge orangé avec les ions Fe2+
Après chaque ajout, il est nécessaire d’agiter
Enfin, on laisse reposer une quinzaine de minutes.
Colorimétrie visuelle
But : La méthode de colorimétrie permet une estimation « à l’œil » de la concentration de la
solution à évaluer.
Pour cela on réalise comme précédemment plusieurs solutions de titre connu de la même
substance que celle étudiée plus ou moins diluée, ce qui permet un échantillonnage d’une gamme de
coloration. On peut alors estimer la concentration de la solution de titre inconnu en comparant les teintes
des solutions, en l’encadrant.
On affine ensuite cette recherche en diluant au mieux la solution étalon afin que l’encadrement se
resserre et approche encore la concentration inconnue, c'est-à-dire que C ≈ C’E

Résultat :
Spectrométrie quantitative
But : La méthode de spectrophotométrie fournit une lumière monochromatique de longueur
d’onde déterminée et mesure l’intensité de cette lumière. Grâce à ces mesures on peut alors appliquer la
loi de BEER :
log
I0
  .C.l  d
I
I0 : Intensité initiale du faisceau
I : intensité du faisceau lumineux
C : Concentration de la solution étudiée
l : Epaisseur de la solution
ε : Coefficient d’extinction moléculaire
d : densité optique
-
l reste constant pour un même système solvant + soluté à une température fixe pour la radiation
envisagée.
ε varie par contre avec la longueur d’onde de la radiation utilisée.
d est proportionnel à C lorsque l’on fixe une longueur d’onde λ.
Cette loi n’est valable que dans le domaine des faibles concentrations. De plus les intensités de
colorations doivent demeurer faibles pour que le détecteur puisse en apprécier les variations (donc faible
épaisseur de liquide).
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
Schématisation d’un spectrophotomètre :

Recherche d’un maximum d’absorption :
But : À partir des résultats obtenus grâce au spectrophotomètre, on trace la courbe déterminant la
densité optique en fonction de la longueur d’onde λ (Cf. annexe n°1), soit :
d = f (λ)
-
On initialise le spectrophotomètre
On rempli au ¾ la cuve du spectromètre avec la solution colorée de concentration inconnue (7 e
erlenmeyer).
On fait varier la longueur d’onde λ. (A chaque changement de longueur d’onde, la transmission à
travers le solvant doit être ajustée à 100%)
La courbe permet de donner la valeur de λ correspondant au maximum d’absorption soit λm.
λm =

Courbe d’étalonnage d = f(c) :
But : À partir de la valeur λm, on mesure d pour chacune des solutions préparées puis on trace la courbe
d’étalonnage déterminant la densité optique en fonction de la concentration (Cf. annexe n°2), soit :
d = f (c)
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On obtient le tableau :
C’E
C’E/2
C’E/4
C’E/8
C’E/16
C’E/32
C (mg.L-1)
d

Valeur de la concentration de la solution de titre inconnu:
-
On mesure la densité optique dx relative à la solution de titre inconnu.
Sur le graphique d = f(c), on reporte la valeur de la densité dx ; À la valeur dx correspond une
valeur cx sur l’axe des abscisses
On obtient la concentration de la solution de titre inconnu.
dx =
cx =
Remarque : Si la valeur dx ne se situe pas dans la partie linéaire du graphique d = f(c), il sera alors
nécessaire de procéder à une dilution de moitié de cette solution.
Comparaison des résultats des différentes méthodes employées
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Conclusion
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