Voici le corrigé du TP sur la quantité de matière : résultats types pour la gamme d’étalonnage, courbe tracée, réponses détaillées et compte rendu modèle.
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Résultats types (corrigé du TP quantité de matière)
| Fiole | V mère (mL) | C (mol·L−1) | Absorbance A |
|---|---|---|---|
| F1 | 5,0 | 1,00 × 10−2 | 0,12 |
| F2 | 10,0 | 2,00 × 10−2 | 0,24 |
| F3 | 15,0 | 3,00 × 10−2 | 0,37 |
| F4 | 20,0 | 4,00 × 10−2 | 0,48 |
| F5 | 25,0 | 5,00 × 10−2 | 0,60 |
| S | — | 2,5 × 10−2 (lu sur la courbe) | 0,30 |
Réponses aux questions
- n = C × V = 0,100 × 0,2500 = 2,50 × 10−2 mol ; m = n × M = 2,50 × 10−2 × 249,6 = 6,24 g.
- Cf = Cm × Vm ÷ Vf = 0,100 × Vm ÷ 50,0 : F1 = 1,00 × 10−2 ; F2 = 2,00 × 10−2 ; F3 = 3,00 × 10−2 ; F4 = 4,00 × 10−2 ; F5 = 5,00 × 10−2 mol·L−1.
- La pipette jaugée et la fiole jaugée ne possèdent qu’un seul trait et sont très précises (incertitude de l’ordre de 0,05 mL à 0,1 mL), alors qu’une éprouvette ou un bécher sont gradués grossièrement : l’erreur sur la concentration serait bien plus grande.
- Les points sont alignés sur une droite passant par l’origine : l’absorbance est proportionnelle à la concentration, ce qui vérifie la loi de Beer-Lambert A = k × C avec k ≈ 12 L·mol−1.
- Pour A = 0,30, on lit C(S) = 2,5 × 10−2 mol·L−1 (calcul : 0,30 ÷ 12,0 = 0,025).
- Le blanc (eau distillée) permet de régler le zéro de l’absorbance : on ne mesure ainsi que l’absorption due à l’espèce colorée, sans celle de la cuve ni du solvant.
- Principales sources d’erreur : incertitude sur les volumes pipetés, fiole mal complétée au trait de jauge, solutions mal homogénéisées, cuve rayée ou empreintes, bulles, mesure hors du domaine de proportionnalité.
Conclusion et compte rendu modèle
Nous avons préparé 250,0 mL d’une solution mère de sulfate de cuivre à 0,100 mol·L−1 en dissolvant 6,24 g de cristaux CuSO4,5H2O. Par dilution dans des fioles jaugées de 50,0 mL, nous avons obtenu cinq solutions filles de concentrations comprises entre 1,00 × 10−2 et 5,00 × 10−2 mol·L−1. L’absorbance de ces solutions, mesurée à 810 nm dans une cuve de 1 cm, a été de 0,12 à 0,60. La courbe A = f(C) est une droite passant par l’origine : l’absorbance est proportionnelle à la concentration, conformément à la loi de Beer-Lambert, avec un coefficient directeur voisin de 12 L·mol−1. La solution inconnue S a une absorbance de 0,30, ce qui correspond à une concentration de 2,5 × 10−2 mol·L−1, soit une concentration en masse de 2,5 × 10−2 × 249,6 ≈ 6,2 g·L−1 de cristaux hydratés. Les principales sources d’incertitude sont les volumes prélevés et l’ajustement au trait de jauge.
Erreurs fréquentes en TP
- Verser l’eau directement jusqu’au trait de jauge sans avoir dissous le solide au préalable.
- Oublier de rincer la pipette avec la solution à prélever, ce qui diluerait la solution.
- Dépasser le trait de jauge : la fiole est alors à refaire.
- Oublier de convertir les mL en L dans le calcul de la masse à peser.
- Tracer une droite qui ne passe pas par l’origine alors que la loi de Beer-Lambert prévoit la proportionnalité.