prise en main du spectrophotometre uv

I.N.S.A. DE ROUEN
Laboratoire de Chimie Analytique
U.V. ANA 1
PRISE EN MAIN DU SPECTROPHOTOMETRE UV-VISIBLE SHIMADZU U.V. 240
1. OBJECTIFS
- Choix des paramètres nécessaires pour un tracé de spectre.
- Utilisation des possibilités de calcul de l'appareil pour :
* L'établissement d'une courbe d'étalonnage et son utilisation.
* La mise en œuvre d'une méthode permettant le dosage d'un composé en présence d'un
interférent.
LIRE ATTENTIVEMENT LA NOTICE et s'y reporter pour chaque application spécifique.
2. ENREGISTREMENT DU SPECTRE
Remplir les deux cuves d'acide sulfurique 0,25 mol.L-1, qui sera le solvant. (justifier le choix du
matériau des cuves). Ensuite mettre l'appareil sous tension.
ATTENTION !!!!! : ce milieu est corrosif pour l'utilisateur et pour l'appareil.
Pendant la période d'initialisation, vérifier que le bain thermostaté est en marche et que la
température est réglée à au moins 25°C.
Tracer en les superposant (mode overlay), et avec un tracé les différenciant (curve), les spectres
des solutions suivantes :
- a) KMnO4
(MnVII)
- b) K2CrO7
(CrVI)
2 10-4 mol.L-1.
2 10-4 mol.L-1.
qui seront préparées à partir des solutions fournies, par dilution avec l'acide sulfurique 0,25 mol.L-1.
Les paramètres à utiliser pour faire les tracés seront les suivants :
- Mode absorbance (2)
- Vitesse d'enregistrement : moyenne (2)
- Etalement des longueurs d'onde : 20 nm.cm-1 (4)
- Mode d'enregistrement : overlay (superposition de spectres) (1)
- Echelle d'absorbance : 0 à 1 uA pleine échelle
1
- Domaine spectral à balayer : 600 à 300 nm.
- Allure du tracé ( curve) : au choix.
- Ouverture de fente (slit) : 2 nm
- Changement de lampe (shift down ; lamp change) : régler à 295 nm
Vérifier le zéro d'absorbance à 600 nm et au besoin le corriger avant d'effectuer les tracés.
Pour cela introduire dans le compartiment du spectrophotomètre, les deux cuves remplies avec le
solvant, appuyer sur data, et si la valeur lue n'est pas 0,0000, la corriger en appuyant sur 0 ABS.
Ensuite les spectres peuvent être enregistrés. (Faire d'abord FORMAT pour imprimer les différents
paramètres, puis START pour tracer le cadre du spectre, et enfin START à nouveau pour lancer le
tracé). Respecter impérativement l'ordre des opérations.
3. DETERMINATION DU Cr(IV) PAR ETALONNAGE
Les paramètres spectrophotométriques restant les mêmes, se placer à la longueur d'onde du maximum
d'absorption du Cr (VI), déterminée sur le spectre tracé. (Pour entrer la longueur d'onde sélectionnée
appuyer sur GO TO et taper sa valeur, l'appareil se placera automatiquement à la valeur choisie).
Préparer la série de solutions suivantes :
1
(CrVI) =
1 10-4 mol.L-1
2
(CrVI) =
"
"
4
(CrVI) =
"
"
5
(CrVI) =
2 10-4 mol.L-1
4 10-4 mol.L-1
5 10-4 mol.L-1
"
"
6
(CrVI) =
"
"
8
(CrVI) =
"
"
10
(CrVI) =
6 10-4 mol.L-1
8 10-4 mol.L-1
10 10-4 mol.L-1
"
"
dans H2SO4 0,25 mol.L-1
Utiliser les solutions 2, 4, 6, 8 & 10, pour établir la courbe d'étalonnage. (2 mesures par solution).
Calculer la droite de régression. Vérifier qu'elle passe bien par l'origine (test de comparaison de a0 à
zéro).
Déterminer les concentrations des solutions 1 et 5 en les considérant comme des solutions de
concentration inconnue. (2 à 3 mesures par solution)
Calculer l'intervalle de confiance sur chaque résultat. La valeur attendue est-elle dans cet intervalle
de confiance ? Conclusion.
2
4. UTILISATION DE LA METHODE DES TROIS LONGUEUR D’ONDE
Application à la détermination du Cr(VI) en présence de Mn(VII) considéré comme interférent .
Le principe de la méthode est décrit en page 4.
L'examen des spectres obtenus au § montre qu'il n'y a pas de domaine de longueur d'onde
permettant de réaliser simplement le dosage du Cr(VI) en présence de Mn(VII).
77
4-1 ) RECHERCHE DE L1 , L2 , L3
7
Tracer à nouveau le spectre d'une solution de Mn(VII) 2 10-4 mol.L-1 dans H2SO4 0,25 mol.L-1, dans
les conditions décrites au § , - modifiées voir ci-dessous - après avoir refait le blanc à 600 nm.
Modifications :
étalement des longueurs d'ondes de 10 nm cm-1
77
domaine à balayer : 500 à 296 nm
échelle des uA : 0 à 0.5 uA pleine échelle
En se fixant L2 = le maximum de longueur d'onde de Cr(VI), (justifier), rechercher sur le spectre
des longueurs d'ondes L1 et L3 répondant aux conditions de mise en œuvre de la méthode.
Ceci sera réalisé sur le spectre tracé précédemment. Affiner progressivement la recherche de L1
(par exemple) pour que:
X = F * ( (2)-(1),(3))
soit aussi proche que possible de 0,0000 (voir page 5 de la notice).
4-2 ) CONTROLE DE LA PERTINENCE DE LA METHODE
7
Préparer les solutions suivantes et mesurer
l = (2) - (1) , (3)
Cr(VI) 3 10-4 mol.L-1
+
Mn(VII) 0,5 10-4 mol.L-1
dans H2SO4 0,25 mol.L-1
Cr(VI) 3 10-4 mol.L-1
+
Mn(VII) 1 10-4 mol.L-1
dans H2SO4 0,25 mol.L-1
Cr(VI) 3 10-4 mol.L-1
+
Mn(VII) 1,5 10-4 mol.L-1
dans H2SO4 0,25 mol.L-1
Cr(VI) 3 10-4 mol.L-1
+
Mn(VII) 2 10-4 mol.L-1
dans H2SO4 0,25 mol.L-1
Peut-on dire que la valeur de l est indépendante de la concentration en interférent ?
(Coefficient de variation).
On va maintenant chercher à vérifier que la valeur de l est proportionnelle à la concentration en
Cr(VI). Mesurer
l pour les solutions suivantes :
Cr(VI) 1 10-4 mol.L-1
+
Mn(VII) 1 10-4 mol.L-1
dans H2SO4 0,25 mol.L-1
Cr(VI) 2 10-4 mol.L-1
+
Mn(VII) 1 10-4 mol.L-1
dans H2SO4 0,25 mol.L-1
3
Cr(VI) 3 10-4 mol.L-1
+
Mn(VII) 1 10-4 mol.L-1
dans H2SO4 0,25 mol.L-1
Cr(VI) 4 10-4 mol.L-1
+
Mn(VII) 1 10-4 mol.L-1
dans H2SO4 0,25 mol.L-1
Cr(VI) 5 10-4 mol.L-1
+
Mn(VII) 1 10-4 mol.L-1
dans H2SO4 0,25 mol.L-1
Même exploitation que pour l'étalonnage en l'absence d'interférent. Conclusion ?
4-3 ) ANALYSE D'UNE SOLUTION "INCONNUE"
7
On utilisera les résultats du § V-3 ) pour déterminer la concentration d'une solution supposée
inconnue.
Exemple:
7
Cr(VI) 2,5 10-4 mol.L –1 + Mn(VII) 1 10-4 mol.L-1
dans H2SO4 0,25 mol.L-1
Calculer l'intervalle de confiance sur chaque résultat. La valeur attendue est-elle dans cet intervalle
de confiance ? Conclusion.
4
Méthode à Trois Longueurs d’ondes: Démonstration.
Soient:
A2
CI la concentration en interférent
C la concentration en analyte.
Aux trois longueurs d’onde L1, L2 et L3
l’interférent est caractérisé par:
b
A4
ε
A3
α3
interférent
seul
α2
L3
α1 et l’analyte par:
L2
L
ε
Soient a1, a2 et a3 les absorbances respectives de la solution de Cr2O72- en L1, L2 et L3.
Soient α1, α2 et α3 les absorbances respectives de la solution de MnO4- en L1, L2 et L3.
A1, A2 et A3 sont les absorbances du mélange en L1, L2 et L3
On a
A1 = a1 +
α1
a1 = ε1 c p
ε=
A2 = a2 +
α2
a2 = ε2 c p
ε=
a3 = ε3 c p
ε=
A3 = a3 + α3
On pose A4 = b +
α2
a1
a3
b
voir figure de droite, on applique la relation de similitude (Thalès)
d’où
L3
L2
L1
or a3, a2 et a1 sont tous proportionnels à la concentration en analyte,
donc A4 - A2 est proportionnel à cette concentration.
Comment calculer A4 ?
On applique aussi les relations de similitude.
A4 − A3 L2 − L3
=
A1 − A3 L1 − L3
d’où :
 L − L3
A4 = A3 +  2
 L1 − L3

( A1 − A3 )

Dans un premier temps, on vérifie que A4 est bien nul en présence uniquement des ions MnO4-, c'està-dire que les trois points sont rigoureusement alignés.
Une Fois A4 = 0.0000 +/- 0.0004, A4-A2 sera indépendant de MnO4- et proportionnel à la
concentration en Cr2O72Sur le Shimadzu la grandeur (2)-(1), (3) correspond à A2-A4
5