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La mole |
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Eau de Dakin (DS : 50 min) |
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Eau de Dakin (DS : 50 min) L’eau de Dakin est un antiseptique utilisé pour le lavage des plaies
et des muqueuses.
L’objectif de cet exercice est de vérifier une partie des indications
de l’étiquette. Partie A : Concentration en ions permanganate. Afin de réaliser un dosage par étalonnage, on prépare un volume V0 = 500,0 mL d’une solution S0 de concentration en ions
permanganate C0 = 0,010 mol . L–1. La solution S0 permet de préparer une gamme de
solutions étalons dont on mesure l’absorbance A :
1.
Calculer la masse
molaire du permanganate de potassium KMnO4. 2. La quantité de permanganate de potassium à peser pour préparer la solution S0 est égale à la quantité d’ions permanganate dans la solution S0. Déterminer la
masse de permanganate de potassium à peser pour préparer la solution
S0. 3.
: a.
À quelle longueur d’onde faut-il régler le
spectrophotomètre pour réaliser le dosage ? Justifier. b.
En utilisant le cercle chromatique et le spectre
d’absorption, prévoir la couleur de la solution S0. 4.
Élaborer un protocole expérimental permettant de
préparer 100,0 mL de solution S1 à partir de S0. 5.
Tracer la courbe d’étalonnage A = f
(C). Déterminer la relation entre l’absorbance A et la
concentration C. 6.
: a.
L’absorbance de l’eau de Dakin est A =
0,140. En déduire la concentration en quantité de matière Cinc
d’ions permanganate de l’eau de Dakin. b. Le fabricant indique que la concentration en ions permanganate de l’eau de Dakin est Ccom = 6,3 × 10–5 mol . L–1. Calculer l’écart entre Ccom et Cinc
et l’exprimer en pourcent.
Conclure. Partie B. Degré chlorométrique de l’eau de Dakin. Lorsqu’on verse de l’acide chlorhydrique concentré dans 100 mL de solution de Dakin, Il se produit la réaction d’équation : Cℓ–
(aq) +
CℓO–
(aq) + 2 H+ (aq) →
Cℓ2 (g) +
H2O (ℓ)
-
La masse de chlore actif indiqué sur
l’étiquette correspond à la masse de dichlore libéré au cours de cette
transformation pour 100 mL de solution. 7.
Confirmer le rôle antiseptique de l’eau de
Dakin.
-
Données :
-
Masses molaires atomiques :
-
M
(O) = 16,0 g . mol –1 ;
M (K)
= 39,1 g . mol –1 ;
-
M
(Mn) = 54,9 g . mol –1 ;
M (Cℓ) = 35,5 g . mol –1 ;
-
Volume molaire d’un gaz dans les
conditions de l’expérience :
-
Vm
= 24,0 L . mol–1.
-
Écart relatif :
-
-
Spectre d’absorption d’une solution de
permanganate de potassium :
-
Le contrôle de qualité est considéré
comme satisfaisant si l’écart relatif est inférieur à 10 %. - Le degré chlorométrique correspond au volume de dichlore libéré par un litre de solution au cours de cette transformation à 20 ° C et 1013 hPa.
- Jusqu’à un titre de 5 degrés
chlorométriques, les produits chlorés sont des antiseptiques ; au-delà,
ce sont des désinfectants.
-
Cercle chromatique :
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Eau de Dakin (DS : 50 min) 1.
Masse molaire M du permanganate de
potassium KMnO4.
-
M = M (K) + M (Mn) + 4 M (O)
-
M = 39,1 + 54,9 + 4 × 16,0
-
M ≈ 158 g . mol–1 2.
Masse m de permanganate de potassium à
peser pour préparer la solution S0.
- On prépare un volume
V0 = 500,0 mL d’une solution
S0 de concentration en ions permanganate C0 = 0,010 mol . L–1.
-
Quantité de matière
n0 nécessaire :
-
n0
= C0 .
V0
-
m
= n0 .
M = C0 .
V0 .
M
-
m
= 0,010 × 500 ×10–3 × 158
-
m
≈ 0,79 g 3.
: a.
Valeur de la longueur d’onde pour réaliser le
dosage :
-
La courbe donnant le spectre d’absorption
de la solution de permanganate de potassium possède un maximum
d’absorption pour λmax
≈ 535 nm. - Pour réaliser les mesures d’absorbance, le spectrophotomètre est généralement réglé sur la longueur d’onde λmax
correspondant au maximum d’absorption du
spectre de la solution
étudiée.
-
À cette longueur d’onde, la valeur de
l’absorbance étant la plus grande, l’incertitude sur la mesure est la
plus petite.
-
On choisit donc comme longueur d’onde :
λ = λmax ≈ 535 nm. b.
Couleur de la solution S0.
-
La couleur de la solution est la couleur
complémentaire, opposée dans le cercle chromatique. - Comme la solution de permanganate de potassium absorbe principalement dans le vert, la couleur complémentaire,
opposée dans le cercle chromatique : domaine violet.
-
La solution est violette.
4.
Protocole expérimental permettant de préparer
100,0 mL de solution S1 à partir de S0.
-
On effectue une dilution :
-
Visualisation de la situation de
dilution :
-
La quantité de matière de soluté est
la même dans la solution mère et dans la solution fille.
-
n0
= n1
-
C0 .
V0 = C1 .
V1
-
Volume de solution mère nécessaire :
-
-
Protocole expérimental :
-
Étape 1 : Verser environ 20 mL de
solution S0 dans un bécher de 50 mL. - Étape 2 : On prélève 1,0 mL de la solution S0.
On utilise une pipette jaugée de 1,0 mL munie de sa propipette.
-
Étape 3 : On verse 1,0 mL de solution
dans une fiole jaugée de 100,0 mL.
-
Étape 4 : On ajoute de l’eau distillée
aux ¾ de la graduation et on mélange pour homogénéiser.
-
Étape 5 : On complète avec une pissette
d’eau distillée jusqu’au trait de jauge.
-
Étape 6 : On agite pour homogénéiser : La
solution est prête. 5.
Courbe d’étalonnage A = f (C).
-
Le graphique :
-
Relation entre l’absorbance A et
la concentration C.
-
Les points sont sensiblement alignés.
-
La droite moyenne passe par l’origine.
-
L’absorbance A est proportionnelle
à la concentration en ion permanganate de la solution.
-
A = k . C
-
Détermination de la valeur du coefficient
directeur k de la droite
tracée :
-
Méthode 1 :
-
-
En conséquence :
-
A
≈ (2,2 × 103) . C
-
Méthode 2 :
-
On utilise le traitement statistique
effectué par Excel :
-
A
≈ 2,2189 ×
C (mmol . L–1)
-
A
≈ 2,2 × C (mmol . L–1) 6.
: a.
Concentration en quantité de matière Cinc
d’ions permanganate de l’eau de Dakin.
-
L’absorbance de l’eau de Dakin est
A = 0,140 :
-
L’ion permanganate de formule
MnO4–
est la seule espèce colorée de l’eau de Dakin.
-
Méthode 1 :
-
On utilise l’équation de la courbe
d’étalonnage :
-
A
≈ (2,2 × 103) . C
-
-
Méthode 2 : Méthode graphique :
-
Exploitation avec la courbe
d’étalonnage :
-
On repère le point d’ordonnée A =
0,140
-
Puis on recherche l’antécédent de A
= 0,140
-
La lecture sur le graphe donne :
-
Cinc
≈ 0,064 mmol . L–1.
-
Ccom = 6,3 × 10–5 mol . L–1
et Cinc ≈ 0,064
mmol . L–1.
-
Écart relatif :
-
-
r
< 10 %, le contrôle de qualité est satisfaisant. 7.
Rôle antiseptique de l’eau de Dakin.
-
Le degré chlorométrique correspond au
volume de dichlore libéré par un litre de solution au cours de cette
transformation à 20 ° C et 1013 hPa.
-
Jusqu’à un titre de 5 degrés
chlorométriques, les produits chlorés sont des antiseptiques ; au-delà,
ce sont des désinfectants.
-
Pour savoir si l’eau de Dakin a un rôle
antiseptique, il faut connaître le degré chlorométrique de l’eau de
Dakin.
-
Réaction chimique considérée : Cℓ–
(aq) +
CℓO–
(aq) + 2 H+ (aq) →
Cℓ2 (g) +
H2O (ℓ)
-
La masse de chlore actif indiqué sur
l’étiquette correspond à la masse de dichlore libéré au cours de cette
transformation pour 100 mL de solution.
-
L’étiquette indique :
-
Solution
concentrée d’hypochlorite de sodium, quantité correspondante à 0,500 g de chlore actif ;
-
En résumé,
100 mL de solution d’eau de Dakin libère 0,500 g de dichlore.
-
On ramène cette valeur à 1 L de
solution :
-
Masse de dichlore correspondante :
-
m
(Cℓ2) = 5,00 g
-
Quantité de matière de dichlore
correspondante :
-
-
Volume de dichlore dégagé :
-
-
Le degré chlorométrique de la solution de
Dakin est : 1,69 °
-
La solution d’eau de Dakin est bien un
antiseptique 1,69 ° < 5 °.
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