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TS – TP Chimie n°6 Eric DAINI – Lycée Paul Cézanne – Aix en Provence - http://l

TS – TP Chimie n°6 Eric DAINI – Lycée Paul Cézanne – Aix en Provence - http://labotp.org ETUDE D'UN INDICATEUR COLORE: LE BBT Correction I SPECTRE D'ABSORPTION DU BLEU DE BROMOTHYMOL (BBT) • Le graphe ci-contre montre les spectres d'absorption des formes acide HInd et basique Ind- du bleu de bromothymol en solution. 1a) L'absorbance de la forme acide HInd est maximale pour pour la longueur d'onde λ λ λ λa = 430 nm. b) La couleur de la radiation correspondante à λ λ λ λa = 430 nm est le violet. c) Une solution contenant la forme acide HInd de l'indicateur coloré absorbe dans le violet: la couleur de la solution est donc la couleur complémentaire au violet soit le jaune. 2a) L'absorbance de la forme basique Ind- est maximale pour la longueur d'onde λ λ λ λb = 620 nm. b) La couleur de la radiation correspondante à λ λ λ λb = 620 nm est l'orange. c) Une solution contenant la forme basique Ind- de l'indicateur coloré absorbe dans l'orange: la couleur de la solution est donc la couleur complémentaire à l'orange soit le bleu. 3) Pour λ λ λ λb = 620 nm l'absorbance de la forme acide est nulle. II POURCENTAGES EN ESPECES HInd ET Ind- DU BBT 1) Principe • On dispose d'une solution S constituée d'un mélange de plusieurs acides. Par ajout de différents volumes de solution de soude, dans un volume donné de solution S, on obtient des solutions de pH différents. • Dans ces solutions, on ajoute une solution de BBT : on obtient alors plusieurs solutions Si colorées. La mesure du pH et de l'absorbance A de chaque solution Si, permet de tracer le diagramme de distribution des espèces HInd et Ind- , c'est à dire les graphes %HInd = f(pH) et %Ind- = f(pH). 2) Pourcentages en espèce HInd et Ind- • Une solution de BBT contient les formes acide HInd et basique Ind- de l'incateur coloré. La quantité de BBT contenue dans la solution est donc: n(BBT) = n(Ind-) + n(Hind). Soit C la concentration de la solution de BBT alors on peut écrire: C = [Ind-] + [HInd] • On se place à λ = λb: l'absorbance de la forme acide HInd est alors nulle. Attention !! La forme HInd du BBT est bien présente dans la solution, mais son absorbance A(HInd) est nulle. On peut donc écrire que pour λ = λb: A(BBT) = A(Hind) + A(Ind-) = A(Ind-) = A • Pour λ = λb , si le BBT, contient les formes acide HInd et basique Ind- de l'indicateur, l'absorbance étant due uniquement à la forme basique Ind- , il vient: A = ε(λb).l.[Ind-] avec [Ind-] < C donc A < Amax. Pour λ = λb, si le BBT se trouvait entièrement sous sa forme basique Ind- alors C = [Ind-], et l'absorbance serait maximale: Amax = ε(λb). l . C 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 400 500 600 700 800 λ λ λ λ(nm ) A b so r b ance IR orange jaune bleu violet 400 nm 530 nm 480 nm 700 nm 620 nm 590 nm vert rouge UV HInd Ind- TS – TP Chimie n°6 Eric DAINI – Lycée Paul Cézanne – Aix en Provence - http://labotp.org a) On a: A / Amax = [Ind-] / C b) Expression du pourcentage en Ind- : % Ind- = 100 × n(Ind-) / n(BBT) = 100 × [Ind-] / C = 100 × × × × A / Amax c) Expression du pourcentage en HInd: % HInd = 100 × n(HInd) / n(BBT) = 100 × [HInd] / C = = 100 × (C – [Ind-]) / C = 100 × (1 - [Ind-] / C ) = 100 × × × × (1 - A / Amax) expression que l'on trouver plus facilement avec: % Hind = 100 - %Ind- = 100 - 100 × A / Amax = 100 × × × × (1 - A / Amax) III PROTOCOLE EXPERIMENTAL 1) Préparation d'une solution Si Dans un pot, verser: - 20,0 mL de solution S mesurés avec une pipette jaugée. - le volume V de soude correspondant (cf. tableau) avec la burette graduée. • Verser 20,0 mL du mélange précédent, mesurés avec une pipette jaugée de 20,0 mL, dans le pot numéroté. • Ajouter 1,0 mL de la solution de BBT mesuré avec une pipette graduée de 1,0 mL. n° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 V 10 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 V mL de soude 1 mL de BBT 20,0 mL pot n° i 20 mL de S TS13: groupe 1 TS13: groupe 2 Cuves spectrophotomètre 1 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 16 15 BBT dans éthanol TS – TP Chimie n°6 Eric DAINI – Lycée Paul Cézanne – Aix en Provence - http://labotp.org 2) Mesures Solutions 1 2 3 4 5 6 7 8 Couleur Bleu Bleu Bleu Bleu Bleu Bleu-vert Vert-foncé Vert pH 9.75 9.40 9.00 8.40 8.00 7.50 7.10 6.70 A 0.73 0.73 0.70 0.67 0.62 0.47 0.28 0.18 % Ind- 100 100 96 92 85 64 39 25 % Hind 0 0 4 8 15 36 61 75 Solutions 9 10 11 12 13 14 15 16 Couleur Vert-clair Vert-jaune Jaune Jaune Jaune Jaune Jaune Jaune pH 6.50 6.20 5.50 4.70 4.30 4.00 3.50 2.80 A 0.094 0.027 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 % Ind- 13 3 0 0 0 0 0 0 % HInd 87 97 100 100 100 100 100 100 IV EXPLOITATION DES RESULTATS 1) Diagramme de distribution a) Diagramme b) domaines de prédominance des formes acide Hind et basique Ind- du BBT. Diagramme de distribution 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3 4 5 6 7 8 9 10 11 pH % Ind- % Hind pKA HInd prédomine Ind- prédomine HInd prédomine Ind- prédomine Zone de virage TS – TP Chimie n°6 Eric DAINI – Lycée Paul Cézanne – Aix en Provence - http://labotp.org 2) Zone de virage • La couleur d'une solution contenant un indicateur coloré ne passe pas instantanément, lorsque le pH augmente progressivement, de la couleur de la forme acide à la couleur de la forme basique. Sur un certain intervalle de pH, les couleurs dues aux deux formes se superposent et la solution prend une couleur appelée "teinte sensible". • L'intervalle de pH correspondant est appelé "zone de virage de l'indicateur coloré". a) La couleur de la teinte sensible du bleu de bromothymol est le vert. b) L'intervalle de pH correspondant à la zone de virage du BBT est d'environ [6,5 – 7,8]. 3) Constante d'acidité du couple (HInd / Ind-) a) La relation liant le pH et le pKa du couple (HInd / Ind-) est: pH = pKa + log ( [Ind-] / [Hind] ) Lorsque pH = pKa , log ( [Ind-] / [Hind] ) = 0 ⇔ [Ind-] / [Hind] = 1 ⇔ % HInd = % Ind- b) Graphiquement, on peut lire le pKa du couple HInd/ Ind- à l'intersection des deux graphes soit: pKa = 7,2 uploads/s3/ 06-bbt-correction.pdf