Exercices 797
Exercice 30.7 Couleur du permanganate
L’ion permanganate MnO
–
4 en solution aqueuse est un oxydant couramment utilisé en chimie
analytique, qui se réduit en ion Mn
2+ . Il donne une couleur rose très intense à la solution, ce
qui permet de l’utiliser pour faire des dosages d’oxydo-réduction colorimétriques (l’ion Mn
2+ est
incolore).
On considère une étude spectrophotométrique d’une solution de permanganate, réalisée à une
longueur d’onde proche du maximum d’absorbance λ = 520 nm. Une solution mère est préparée en
dissolvant 158 mg de KMnO 4 (M = 158,04 g · mol
−1 ) dans 200 mL d’eau. Cette solution est diluée
10 fois, pour donner une solution de concentration c 0 = 5,00 · 10
−4 mol · L
−1 , de couleur pourpre
très intense, que l’on place dans une burette. Différents volumes v de cette solution sont versés à
la burette dans une fiole jaugée de 50 mL que l’on complète avec de l’eau. On obtient ainsi des
solutions de permanganate de différentes concentrations, comprises entre 0 et 0,2 · 10
−3 mol · L
−1 .
L’absorbance d’une solution est mesurée avec
un spectrophomètre. La solution est placée dans
une cuve dont les parois sont transparentes. Soit
I 0 l’intensité de la lumière incidente et I l’intensité de la lumière après traversée de la cuve.
L’absorbance est définie par :
A = log
I 0
I
I 0
I sol
I 0
I cuve
Afin de soustraire les effets d’absorption et
de réflexion par la cuve, on mesure d’abord
− log(I cuve ) avec la cuve remplie du solvant,
puis on mesure − log(I sol ) avec la cuve remplie de la solution absorbante. L’absorbance de
la solution est définie par : A sol = log
I cuve
I sol
.
En pratique, on place d’abord la cuve remplie du solvant et on active la fonction de
zéro optique, qui consiste à ajouter une valeur
constante pour annuler l’absorbance. On place
ensuite la même cuve avec la solution ; la valeur
lue est alors A sol .
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
c (mmol · L
−1 )
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
A
sol
A = 2,11 c
Solution KMnO 4 , λ = 520 nm
D’après la loi de Beer-Lambert, l’absorbance est proportionnelle à la largeur de la cuve
(l = 1,00 cm), à la concentration c de l’espèce dissoute absorbante (ici l’ion MnO
–
4 ) et à son
coefficient d’absorption molaire ε : A sol = εlc.
1. Décrire l’opération réalisée par le spectrophotomètre lorsqu’on réalise le zéro optique, et montrer
que la mesure avec la cuve remplie de la solution donne bien A sol .
2. À partir de la courbe d’étalonnage donnée ci-dessus, et de la régression linéaire, donner la valeur
de l’absorption molaire de MnO
–
4 (avec son unité).
3. Un dosage par étalonnage spectrophotométrique consiste à utiliser la courbe d’étalonnage pour
déterminer la concentration d’une solution de permanganate. Par exemple, on a mesuré l’absorbance d’une solution de Dakin
® (désinfectant), qui contient du permanganate de potassium :
A sol = 0,142 à λ = 520 nm. En déduire la concentration de cette solution.
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
Exercice 30.7 Couleur du permanganate
L’ion permanganate MnO
–
4 en solution aqueuse est un oxydant couramment utilisé en chimie
analytique, qui se réduit en ion Mn
2+ . Il donne une couleur rose très intense à la solution, ce
qui permet de l’utiliser pour faire des dosages d’oxydo-réduction colorimétriques (l’ion Mn
2+ est
incolore).
On considère une étude spectrophotométrique d’une solution de permanganate, réalisée à une
longueur d’onde proche du maximum d’absorbance λ = 520 nm. Une solution mère est préparée en
dissolvant 158 mg de KMnO 4 (M = 158,04 g · mol
−1 ) dans 200 mL d’eau. Cette solution est diluée
10 fois, pour donner une solution de concentration c 0 = 5,00 · 10
−4 mol · L
−1 , de couleur pourpre
très intense, que l’on place dans une burette. Différents volumes v de cette solution sont versés à
la burette dans une fiole jaugée de 50 mL que l’on complète avec de l’eau. On obtient ainsi des
solutions de permanganate de différentes concentrations, comprises entre 0 et 0,2 · 10
−3 mol · L
−1 .
L’absorbance d’une solution est mesurée avec
un spectrophomètre. La solution est placée dans
une cuve dont les parois sont transparentes. Soit
I 0 l’intensité de la lumière incidente et I l’intensité de la lumière après traversée de la cuve.
L’absorbance est définie par :
A = log
I 0
I
I 0
I sol
I 0
I cuve
Afin de soustraire les effets d’absorption et
de réflexion par la cuve, on mesure d’abord
− log(I cuve ) avec la cuve remplie du solvant,
puis on mesure − log(I sol ) avec la cuve remplie de la solution absorbante. L’absorbance de
la solution est définie par : A sol = log
I cuve
I sol
.
En pratique, on place d’abord la cuve remplie du solvant et on active la fonction de
zéro optique, qui consiste à ajouter une valeur
constante pour annuler l’absorbance. On place
ensuite la même cuve avec la solution ; la valeur
lue est alors A sol .
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
c (mmol · L
−1 )
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
A
sol
A = 2,11 c
Solution KMnO 4 , λ = 520 nm
D’après la loi de Beer-Lambert, l’absorbance est proportionnelle à la largeur de la cuve
(l = 1,00 cm), à la concentration c de l’espèce dissoute absorbante (ici l’ion MnO
–
4 ) et à son
coefficient d’absorption molaire ε : A sol = εlc.
1. Décrire l’opération réalisée par le spectrophotomètre lorsqu’on réalise le zéro optique, et montrer
que la mesure avec la cuve remplie de la solution donne bien A sol .
2. À partir de la courbe d’étalonnage donnée ci-dessus, et de la régression linéaire, donner la valeur
de l’absorption molaire de MnO
–
4 (avec son unité).
3. Un dosage par étalonnage spectrophotométrique consiste à utiliser la courbe d’étalonnage pour
déterminer la concentration d’une solution de permanganate. Par exemple, on a mesuré l’absorbance d’une solution de Dakin
® (désinfectant), qui contient du permanganate de potassium :
A sol = 0,142 à λ = 520 nm. En déduire la concentration de cette solution.
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