Spectrophotométrie + Python dans le navigateur, puis identification IR d'une estérification — mobilise aussi les acquis du chapitre 1 (acide-base)
On veut déterminer la teneur en fer (ions \(Fe^{3+}\)) d'un comprimé de complément alimentaire. En présence d'un large excès d'ions thiocyanate \(SCN^-\), les ions \(Fe^{3+}\) forment un ion complexe \([FeSCN]^{2+}\), coloré en rouge sang : plus il y a de fer, plus la coloration — et donc l'absorbance — est intense. Ce n'est pas une réaction d'oxydo-réduction : aucun transfert d'électron n'a lieu, il s'agit d'une simple réaction de complexation (liaison de coordination entre \(Fe^{3+}\) et \(SCN^-\)).
En travaillant avec \(SCN^-\) en large excès, la réaction peut être considérée comme quasi totale : l'absorbance mesurée est alors directement liée à la concentration initiale en ions \(Fe^{3+}\).
Question 1. Avant même de former le complexe coloré, pourquoi est-il indispensable d'acidifier la solution contenant les ions \(Fe^{3+}\) ? Rédige ta réponse.
On veut préparer \(V = 250\) mL d'une solution acidifiée (acide nitrique) telle que \(pH \approx 1\), suffisant pour éviter toute précipitation.
a) Quelle concentration en ions H₃O⁺ cela représente-t-il ?
b) On dispose d'une solution commerciale d'acide nitrique, acide fort totalement dissocié, de concentration \(c_0 = 16\) mol/L. Quel volume \(V_0\) faut-il prélever pour préparer, par dilution, les 250 mL de la solution acidifiée du a) ?
Le complexe \([FeSCN]^{2+}\), rouge sang, absorbe fortement vers \(\lambda = 450\) nm. Une série de solutions étalons de \(Fe^{3+}\) (en présence du même excès de \(SCN^-\)) a été mesurée au spectrophotomètre :
| c (mmol/L) | 0 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A (450 nm) | 0,00 | 0,21 | 0,42 | 0,63 | 0,84 | 1,05 |
L'échantillon préparé à partir du comprimé dissous, après dilution, donne une absorbance mesurée \(A_{mesure} = 0,56\).
Complète si besoin, puis exécute. Le code calcule la droite d'étalonnage \(A = a \times c + b\) par régression linéaire, puis en déduit la concentration de l'échantillon.
Question. Le volume total de la solution-fille dosée (après dissolution du comprimé et dilutions successives) est de 100 mL. En déduire la masse de fer, en mg, contenue dans le comprimé. Donnée : \(M(Fe) = 55,8\) g/mol. Rédige le détail de ton calcul.
Indépendamment du dosage du fer, on te propose d'exploiter des spectres IR pour identifier une autre transformation : la synthèse d'un ester à partir d'un acide carboxylique et d'un alcool, catalysée par un milieu acide (on retrouve ici encore les acquis du chapitre 1). On enregistre le spectre IR du réactif acide, puis celui du produit obtenu.
1. Quelle différence majeure observes-tu entre les deux spectres dans la zone 2500–3300 cm⁻¹ ? Qu'en déduis-tu ? Rédige ta réponse.
2. La bande C=O se déplace légèrement entre les deux spectres (environ 1715 cm⁻¹ pour le réactif, environ 1740 cm⁻¹ pour le produit). Que peut-on en conclure sur la nature du produit obtenu ? Rédige ta réponse.