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CH.01Chimie⭐ BAC · Coef.16

⚗️ Constitution & Transformations de la Matière

Dosages, cinétique chimique, équilibres et transformations nucléaires — Programme complet Terminale Spécialité PC.

Sous-chapitre actif
1.1 Composition d'un système — Dosages
Spectrophotométrie UV-visibleConductimétrieTitrages : pH-métrie, conductimétrie, colorimétrieÉquivalence, réactif limitant

🔬 Spectrophotométrie UV-visible

DéfinitionPrincipe de la spectrophotométrie
La spectrophotométrie mesure l'absorption de la lumière par une solution colorée.

Principe : un faisceau monochromatique (longueur d'onde λ) traverse la solution.
→ L'intensité transmise I est inférieure à l'intensité incidente I₀.

Domaines :
• UV : 200–400 nm
• Visible : 400–800 nm

Utilisation : dosage des espèces colorées ou absorbant l'UV.
Formule cléLoi de Beer-Lambert
A = ε × l × c

A = absorbance = log(I₀/I)  (sans unité)
ε = coefficient d'absorption molaire (L·mol⁻¹·cm⁻¹)
l = longueur du trajet optique (cm), souvent l = 1 cm
c = concentration molaire (mol/L)

Domaine de validité :
• Solution diluée
• Lumière monochromatique à λ_max
• Pas d'association ni de décomposition
MéthodeDosage par étalonnage
1. Choisir λ_max : maximum d'absorption
2. Préparer des solutions étalon c₁ < c₂ < … < cₙ
3. Mesurer A₁, A₂, …, Aₙ → tracer A = f(c) (droite passant par O)
4. Mesurer A_inconnu
5. Lire c_inconnu sur la droite

Critère : R² ≥ 0,999 — rester dans la plage d'étalonnage.
📝 Exercices
EX-SP1
Facile
Application Beer-Lambert
A = 0,48. Droite d'étalonnage : A = 1200×c (c en mol/L). Calculer c.
🧮 Résoudre avec IA
EX-SP2
Intermédiaire
Vérification de linéarité
Étalons glucose (mmol/L) : 2 ; 4 ; 6 ; 8. A : 0,12 ; 0,24 ; 0,35 ; 0,47. Un sérum donne A = 0,31. Calculer sa concentration.
🧮 Résoudre avec IA

⚡ Conductimétrie

DéfinitionConductance et conductivité
G = 1/R  (Siemens, S)
σ = G × l/S  (S·m⁻¹ ou mS·cm⁻¹)
Constante de cellule : k_cell = l/S

Contributions des ions :
σ = Σ λᵢ × cᵢ

Valeurs λᵢ (S·cm²·mol⁻¹) :
• H₃O⁺ : 350  • OH⁻ : 198
• Na⁺ : 50   • K⁺ : 73   • Cl⁻ : 76
MéthodeTitrage conductimétrique
HCl par NaOH :
• Avant équivalence : H₃O⁺ (λ=350) remplacé par Na⁺ (λ=50) → σ diminue
• Équivalence : minimum de σ
• Après : OH⁻ (λ=198) en excès → σ augmente

Déterminer V_éq : intersection des deux droites sur σ = f(V).
📝 Exercices
EX-CO1
Facile
Calcul de conductivité
NaCl à 0,010 mol/L. λ(Na⁺)=50, λ(Cl⁻)=76 S·cm²·mol⁻¹. Calculer σ.
🧮 Résoudre avec IA
EX-CO2
Intermédiaire
Titrage conductimétrique
V₀=20 mL HCl titré par NaOH 0,10 mol/L. V_éq=16,0 mL. Calculer c(HCl).
🧮 Résoudre avec IA

🧪 Titrages : pH-métrie, conductimétrie, colorimétrie

DéfinitionPrincipe général d'un titrage
Réaction support : rapide, totale, unique, détectable.

À l'équivalence (stœchiométrie a/b) :
c_a × V_a / a = c_t × V_éq / b
MéthodeTitrage pH-métrique
Suivi par pH-mètre. Repérer V_éq :
a. Maximum de dpH/dV (méthode dérivée)
b. Méthode des tangentes parallèles
c. Saut de pH

Acide fort/base forte :
• V < V_éq : pH = −log([H₃O⁺] restant)
• V = V_éq : pH = 7
• V > V_éq : pH = 14 + log([OH⁻] excès)
MéthodeIndicateurs colorés
Zone de virage de l'indicateur HIn/In⁻ :
pKa_In − 1 < pH < pKa_In + 1

Choix selon pH_éq :
• Hélianthine : 3,1–4,4
• BBT : 6,0–7,6
• Phénolphtaléine : 8,2–10,0

Acide fort/base forte → BBT
Acide faible/base forte (pH_éq > 7) → phénolphtaléine
📝 Exercices
EX-TI1
Facile
Choix d'indicateur
Titrage acide acétique/NaOH : pH_éq = 9,2. Quel indicateur ?
🧮 Résoudre avec IA
EX-TI2
Intermédiaire
Calcul de concentration
V_a=20,0 mL HCl titré par NaOH 0,100 mol/L. V_éq=18,4 mL. Calculer c(HCl).
🧮 Résoudre avec IA
EX-TI3
Difficile
Dosage d'un mélange
HCl + CH₃COOH (20 mL) par NaOH 0,10 mol/L. Deux sauts : V₁=10 mL (HCl seul), V₂=25 mL (total). Calculer les deux concentrations.
🧮 Résoudre avec IA

⚖️ Équivalence & Réactif limitant

DéfinitionPoint d'équivalence
Réactifs introduits dans les proportions stœchiométriques : ni excès d'analyte, ni de titrant.

Pour aA + bB → produits :
n_A/a = n_B/b
c_a×V_a/a = c_t×V_éq/b

⚠️ Équivalence ≠ neutralité (pH≠7 pour acide/base faible)
MéthodeTableau d'avancement — Réactif limitant
1. Écrire l'équation équilibrée aA + bB → produits
2. Calculer n₀(A) et n₀(B)
3. x_A = n₀(A)/a ; x_B = n₀(B)/b
4. Réactif limitant → plus petit x_max
5. Concentrations finales en fonction de x_max
📝 Exercices
EX-EQ1
Intermédiaire
Mélange acide/base et pH final
30 mL CH₃COOH 0,10 mol/L + 20 mL NaOH 0,10 mol/L. Calculer [CH₃COOH] et [CH₃COO⁻] puis pH. pKa = 4,75.
🧮 Résoudre avec IA
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CH.2 — Mouvement & Interactions