Chapitre 4 - Couleur et quantité de matière

Couleur d'une solution

La couleur d'une solution correspond aux radiations non absorbées par la solution. Elle est complémentaire de la couleur absorbée.

Loi de Beer-Lambert

L'absorbance Aλ est une grandeur positive sans unité. Elle est liée à l'intensité lde la lumière de longueur d'onde λ absorbée par une espèce en solution.

L'absorbance Aλ suit la loi de Beer- Lambert selon la formule :

Aλ = ε x l x c

avec A (absorbance), ε (coefficient d'absorption molaire, L/mol/cm), l (épaisseur de la solution traversée cm) et c (concentration molaire mol/L)

La loi de Beer-Lambert est additive, lorsque plusieurs espèces colorées sont présentes, l'absorbance de la solution et la somme des absorbances dues aux différentes espèces.

Exemple :

Lorsque l'on veut calculer la somme de absorbances A1 et A2 :

ATTENTION - Il ne faut PAS utiliser cette formule : A1 + A2 = ε x l x (c1 + c2)

Pour calculer la somme de deux absorbance on commence par calculer A1, puis A2 et on additione les résultats :

A1 = ε x l x c1 = x et A2 = ε x l x c2 = y

A1 + A2 = x + y

Dosage spectrométrique

Doser une espèce chimique dans une solution revient à déterminer sa concentration molaire c. Le dosage par étalonnage consiste à comparer une propriété physique d'un échantilon à la même propriété physique par une gamme d'étalonnage.

Transformations chimiques

Le système chimique est constitué par l'ensemble des espèces chimiques auxquelles on s'intéresse

L'état d'un système est caractérisé par :

Les grandeurs physique (pression du gaz P et température T)
L'état physique (aqueux, solide, gazeux)
Quantité de matières n des espèces présentes

Exemple : Le dihydrogène peut réagir de façon explosive avec le dioxygène pour donner de l'eau. Le système chimique est ici constitué du dihydrogène et du dioxygène (H2 + O2). On représente l'état d'un système sous la forme suivante :

Le réactif limitant, est le réactif qui à totalement été consommé par la réaction. Il n'en reste plus à la fin de la réaction. Ici c'est le dihydrogène H2

Réaction chimique

La réaction chimique modélise la transformation chimique subie par le système.

L'équation d'une réaction est son écriture symbolique (en symboles)

une flèche qui indique le sens de la transformation
à gauche de la flèche les symboles des réactifs, séparés par des +
à droite de la flèche les symboles des produits, séparés par des +des
des nombres stoechiométriques devant chaque symboles

4 H2 + 2 O2 ➝ 2 H2O

Si la transformation met en jeu des ions, l'ajustement des nombres stoechiométriques doit aussi réaliser la conservation de la charge électrique.

Les nombres stoechiométriques indiquent dans quelle proportion les quantités de matières réagissent.

Avancement et bilan de matière

L'avancement de matière, noté x est un nombre qui permet de suivre l'évolution d'une transformation chimique et donc de caractériser le système à un moment donné.

L'avancement xmax s'obtient en écrivant que les quantités de matières n sont toujours positives ou nulles.

La réaction s'arrête lorsque l'un des réactifs à été totalement consommé. Ce réactif est appelé réactif limitant.

nf (réactif) = 0

Si tous les réactifs sont totalement consommés, ont dit qu'ils sont introduits dans les proportions stoechiométriques.

Le bilan d'une équation est souvent représenté sous la forme d'un tableau d'avancement.