Première S Activité expérimentale :
Dilution et dosage par étalonnage-ECE
Contexte :
Pour tracer une courbe d’étalonnage, on doit préparer par dilution une série de solutions de concentrations connues. On mesure, pour chaque solution, une grandeur physique donnée (absorbance, conductivité, pH etc..) et on trace la courbe de l’évolution de cette grandeur en fonction de la concentration. La courbe d'étalonnage permet de trouver la concentration d’une solution inconnue à partir de la mesure de la grandeur physique choisie.
Comment réaliser une courbe d’étalonnage exploitable ? Documents à votre disposition :
Information 1 : la loi de Beer Lambert
Pour des concentrations faibles, l’absorbance d’une solution est proportionnelle à sa concentration (Loi de Beer Lambert).
Information 2 : le spectre d'absorption d'un solution de chlorure de cobalt
Information 3 : la dilution
Diluer une solution consiste à y ajouter du solvant pour diminuer sa concentration. La solution de départ est appelée solution mère et la solution diluée la solution fille. Si l’on souhaite par exemple diluer deux fois une solution, il faut ajouter du solvant de façon à doubler le volume de la solution initiale. La concentration est alors divisée par deux. On dit que le facteur de dilution est de deux.
Une échelle de teintes est constituée d'une série de solutions de concentrations connues préparées à partir d’une solution mère colorée.
Information 4 : la conductivité
La conductivité d'une solution dépend de sa composition, de sa concentration et de la température. Avant chaque utilisation la cellule de conductimétrie doit être parfaitement rincée et séchée avant d'être plongée dans la solution dont on veut mesurer la conductivité. Pour des concentrations faibles, la conductivité d’une solution est proportionnelle à sa
Travail à effectuer
1- Le facteur de dilution (15 min conseillées)
On prépare, par dilution d'un volume V0 de solution mère, un volume Vf de solution fille.
Exprimer la quantité de matière de soluté n0 présente dans la solution mère en fonction de
la concentration de la solution mère C0 et du volume de solution mère prélevé V0.
Exprimer la quantité de matière de soluté nf présente dans la solution fille en fonction de la
concentration de la solution fille Cf et du volume de solution fille préparé Vf.
Enoncer la loi de conservation au cours d’une dilution.
En déduire une relation entre les quatre grandeurs Vf, Cf, V0, C0.
Quand on dilue x fois on dit que le facteur de dilution F est égal à x.
Quelle est la relation entre le facteur de dilution F et les concentrations des solutions mère (C0) et fille (Cf ) ?
Quelle est la relation entre le facteur de dilution F et les volumes des solutions mère V0
et fille Vf ?
On souhaite préparer à partir d'une solution mère de chlorure de cobalt de concentration C0 = 1,0.10-2 mol.L-1 différentes solutions filles qui permettront de réaliser une échelle de
teintes. On dispose pour cela de la verrerie suivante :
- fioles jaugées : 50,0mL ; 100,0mL ; 200,0mL ; 250,0mL - pipettes jaugées : 5,0mL ; 10,0mL ; 20,0mL ; 25,0mL
Compléter les trois premières lignes du tableau donné en annexe en choisissant le volume de la fiole jaugée le plus petit possible.
2- Le protocole de la dilution(25 min conseillées)
Regarder la vidéo sur l'ENT présentant la préparation d'une solution par dilution.
Trouver les erreurs commises et préciser leurs conséquences en vous aidant du questionnaire donné en annexe.
Préparer la solution fille dont le n° correspond au n° de votre rangée dans la salle (les deux binômes G1 et G2 d'une même rangée préparent la même solution fille).
Verser 50mL de votre solution fille dans un bécher sec et propre.
3- Mesure de l'absorbance et de la conductivité (20 min conseillées) On souhaite mesurer l'absorbance et la conductivité des solutions préparées.
Comment doit-on procéder pour qu'une mise en commun des résultats soit possible ? Justifier.
Rédiger les protocoles permettant de réaliser ces mesures. Réaliser ces mesures.
Mettre en commun les résultats dans le tableau.
Compléter le tableau en calculant, quand cela est possible, la moyenne des valeurs obtenues.
4- Valider(20 min conseillées)
A partir des résultats, on souhaite construire une courbe d'étalonnage pour doser une solution de chlorure de cobalt de concentration inconnue.
Les résultats obtenus sont-ils tous exploitables ? Pourquoi ? Conclure.
Annexe
Numéro de la solution fille n°1 n°2 n°3 n°4 n°5
Concentration de la solution fille Cf
en mol.L-1 5,0.10-3 4,0.10-3 2,5.10-3 2,0.10-3 1,0.10-3
Facteur de dilution Couple possible
fiole/pipette
Volume fiole jaugée (mL) Volume pipette jaugée
(mL) Absorbance A de la solution G1 G2 moyenne Conductivité en mS.cm-1 de la solution G1 G2 moyenne ………. Protocole pour préparation d’une solution par dilution d’une solution mère
Transvaser de la solution mère dans le bécher.
A partir du bécher et à l’aide de la pipette jaugée, prélever de la solution mère et la verser dans la fiole jaugée.
Ajouter jusqu’au ¾ de l’eau distillée et agiter. Ajouter de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. Homogénéiser.
………. Les rinçages lors de la dilution d’une solution mère
1) Pourquoi verse-t-on la solution mère dans un bécher pour le prélèvement fait avec la pipette jaugée ?
o Parce que c’est plus pratique.
o Pour ne pas risquer de polluer la solution de départ. o Ce n’était pas nécessaire d’utiliser un bécher.
2) Comment et pourquoi doit-on rincer le bécher avant d’y verser la solution mère ?
o Avec la solution mère car ………..………. o Avec de l’eau du robinet car………..………. o Avec de l’eau distillée car………...………. o Le bécher n’a pas besoin d’être rincé s’il est sec et propre
3) Comment et pourquoi doit-on rincer la pipette jaugée avant le prélèvement ?
o Avec la solution mère car ………..………. o Avec de l’eau du robinet car………..………. o Avec de l’eau distillée car………...………. o La pipette jaugée n’a pas besoin d’être rincée si elle est sèche et propre car... 4) Comment et pourquoi doit-on rincer la fiole jaugée avant d’y verser le prélèvement ?
o Avec la solution mère car ………..………. o Avec de l’eau du robinet car………..………. o Avec de l’eau distillée car………...………. o La fiole jaugée n’a pas besoin d’être rincée car………...
