16 • Spectrométrie de masse
355
EXERCICES
Solutions en fin d’ouvrage
Exercice 16.1
Le facteur isotopique d (en
) de l’élément carbone, mesuré à partir du gaz carbonique de
combustion d’une vanilline naturelle est de d = −20, alors qu’il est de d = −30 pour une
vanilline de synthèse.
En se basant sur ces deux valeurs, trouver la composition centésimale en ces deux types de
vanilline pour un échantillon de vanilline d’origine commerciale sachant que l’on a mesuré
d = −23,5.
Exercice 16.2
Pour évaluer le volume d’une grande cuve de forme complexe, on utilise la méthode de
dilution isotopique, avec, suivant l’habitude, un sel soluble de lutétium. Cet élément qui
est constitué de deux isotopes stables,
175 Lu = 97,4% et
176 Lu = 2,6 %, a pour masse
M = 174,97 g·mol
−1 .
1) On procède comme suit : après avoir rempli la cuve avec de l’eau, on ajoute 2 g de
trichlorure de lutétium hexahydraté LuCl 3 , 6H 2 O, dont la masse est de 389,42 g
Quelle est la masse de lutétium, X introduite dans la cuve ?
2) Après agitation pour bien mélanger le sel de lutétium, on prélève un échantillon de
1 L de l’eau de la cuve. On ajoute dans ce prélèvement 20 mg de trichlorure de lutétium
hexahydraté préparé à partir de l’isotope
176 Lu pur (
176 LuCl 3 , 6H 2 O = 390,4 g·mol −1 ;
176 Lu = 175,94 g·mol −1 ).
a) Calculer la masse de
176 Lu, en mg, ajoutée à l’échantillon.
b) Par une méthode classique on trouve que le rapport des deux isotopes
175 Lu/
176 Lu est
égal à 9. Quel est l’appareillage le mieux adapté à la mesure du rapport isotopique ?
c) Trouver des arguments qui font que le lutétium correspond à un bon choix.
d) Calculer la masse x (également en mg) de lutétium élément, dans le litre d’eau prélevé.
e) Calculer enfin le volume de la cuve.
Exercice 16.3
Le vanadium est constitué de 2 isotopes dont les abondances sont
51 V = 99,75 et
50 V = 0,25 %.
Afin de doser cet élément dans un acier, on prélève 2 g de l’acier que l’on dissout en milieu
acide. A la solution ainsi obtenue on ajoute 1 mg de
50 V.
Après mélange, on effectue l’analyse par la méthode ICP/SM qui permet d’obtenir sur le
spectre de masse deux pics centrés sur les masses 50 et 51 de même surface.
a) Quel est le pourcentage de vanadium dans l’acier étudié en admettant que les rapports
des aires des deux pics est le même que celui des masses de ces deux isotopes ?
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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EXERCICES
Solutions en fin d’ouvrage
Exercice 16.1
Le facteur isotopique d (en
) de l’élément carbone, mesuré à partir du gaz carbonique de
combustion d’une vanilline naturelle est de d = −20, alors qu’il est de d = −30 pour une
vanilline de synthèse.
En se basant sur ces deux valeurs, trouver la composition centésimale en ces deux types de
vanilline pour un échantillon de vanilline d’origine commerciale sachant que l’on a mesuré
d = −23,5.
Exercice 16.2
Pour évaluer le volume d’une grande cuve de forme complexe, on utilise la méthode de
dilution isotopique, avec, suivant l’habitude, un sel soluble de lutétium. Cet élément qui
est constitué de deux isotopes stables,
175 Lu = 97,4% et
176 Lu = 2,6 %, a pour masse
M = 174,97 g·mol
−1 .
1) On procède comme suit : après avoir rempli la cuve avec de l’eau, on ajoute 2 g de
trichlorure de lutétium hexahydraté LuCl 3 , 6H 2 O, dont la masse est de 389,42 g
Quelle est la masse de lutétium, X introduite dans la cuve ?
2) Après agitation pour bien mélanger le sel de lutétium, on prélève un échantillon de
1 L de l’eau de la cuve. On ajoute dans ce prélèvement 20 mg de trichlorure de lutétium
hexahydraté préparé à partir de l’isotope
176 Lu pur (
176 LuCl 3 , 6H 2 O = 390,4 g·mol −1 ;
176 Lu = 175,94 g·mol −1 ).
a) Calculer la masse de
176 Lu, en mg, ajoutée à l’échantillon.
b) Par une méthode classique on trouve que le rapport des deux isotopes
175 Lu/
176 Lu est
égal à 9. Quel est l’appareillage le mieux adapté à la mesure du rapport isotopique ?
c) Trouver des arguments qui font que le lutétium correspond à un bon choix.
d) Calculer la masse x (également en mg) de lutétium élément, dans le litre d’eau prélevé.
e) Calculer enfin le volume de la cuve.
Exercice 16.3
Le vanadium est constitué de 2 isotopes dont les abondances sont
51 V = 99,75 et
50 V = 0,25 %.
Afin de doser cet élément dans un acier, on prélève 2 g de l’acier que l’on dissout en milieu
acide. A la solution ainsi obtenue on ajoute 1 mg de
50 V.
Après mélange, on effectue l’analyse par la méthode ICP/SM qui permet d’obtenir sur le
spectre de masse deux pics centrés sur les masses 50 et 51 de même surface.
a) Quel est le pourcentage de vanadium dans l’acier étudié en admettant que les rapports
des aires des deux pics est le même que celui des masses de ces deux isotopes ?
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit