Déterminer la composition d'un système

Acide-base, pH, Beer-Lambert, Kohlrausch, spectroscopie, titrage.

Notions fondamentales

Acide-base : transfert de proton: Un acide est un donneur de proton H⁺ (AH → A⁻ + H⁺), une base est un accepteur de proton (B + H⁺ → BH⁺). Chaque acide a sa base conjuguée. L'eau amphotère peut être acide (donne H⁺) ou base (accepte H⁺).
pH d'une solution: pH = −log[H₃O⁺]. À 25°C : pH 7 = neutre, pH < 7 = acide, pH > 7 = basique. Formules : acide fort (HCl, HNO₃) : [H₃O⁺] = c, donc pH = −log c. Eau pure : [H₃O⁺] = 10⁻⁷, pH = 7.

Loi de Beer-Lambert (spectrophotométrie): A = ε × l × c. A : absorbance (sans unité, mesurée par le spectrophotomètre). ε : coefficient d'extinction molaire (L·mol⁻¹·cm⁻¹, dépend de la longueur d'onde). l : longueur de la cuve (cm). c : concentration (mol·L⁻¹). Valable à faible concentration et λ fixée.
Loi de Kohlrausch (conductimétrie): σ = Σ λ_i × cᵢ, où σ est la conductivité de la solution (S·m⁻¹), λ_i la conductivité molaire ionique de l'ion i et cᵢ sa concentration. Plus la concentration en ions est grande, plus la solution conduit.

Spectroscopie infrarouge (IR): Les liaisons moléculaires (C−H, O−H, C=O, C−N…) vibrent et absorbent le rayonnement infrarouge à des fréquences caractéristiques (nombres d'ondes, en cm⁻¹). Un spectre IR présente des bandes d'absorption qui permettent d'identifier les groupes fonctionnels. Repères clés : O−H (alcool/acide) : large entre 2 500 et 3 500 cm⁻¹ ; C=O (cétone/ester/acide) : pic fort ≈ 1 700 cm⁻¹ ; N−H (amine/amide) : ≈ 3 300 cm⁻¹ ; C−H : ≈ 3 000 cm⁻¹.
Spectroscopie UV-visible: Les molécules possédant des électrons π conjugués (doubles liaisons alternées, cycles aromatiques) absorbent dans le domaine UV-visible (200−800 nm). La longueur d'onde d'absorption λ_max dépend du chromophore. La loi de Beer-Lambert A = ε·l·c s'applique : le spectre UV-visible permet donc à la fois l'identification qualitative (λ_max) et le dosage quantitatif (valeur de A).

Titrage pH-métrique (acide-base): On verse progressivement la solution titrante (base) dans la solution titrée (acide). On mesure le pH. Le point d'équivalence est repéré par le saut de pH — changement brutal de pH à volume d'équivalent V_E. À l'équivalence : n(acide) = n(base).
Titrage conductimétrique: On suit la conductivité σ pendant la réaction. Le point d'équivalence correspond à un changement de pente de la courbe σ = f(V). Utilisé quand le pH-métrique est difficile (soluté coloré, électrodes inadaptées).

Flashcards, mode examen et suivi de progression — gratuit pour commencer.