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Chimie analytique

Chimie analytique

L'identification de substances inconnues a été importante tout au long de l'histoire de la chimie. Les méthodes classiques telles que la pesée, les tests à la flamme et les titrages étaient des éléments essentiels de la chimie.

Les chimistes analystes analysent un large éventail de composés allant des éléments aux produits pharmaceutiques complexes. Si tu as déjà dégusté une boisson gazeuse, tu as bénéficié du travail d'un chimiste analyste !

L'utilisation de la spectrométrie de masse pour mesurer les particules chargées et déterminer la composition d'une substance est un exemple de chimie analytique. La chimie analytique est principalement utilisée dans le domaine de la médecine pour déterminer les niveaux de nutriments essentiels et de composés toxiques présents dans le corps, ainsi que pour vérifier la qualité des produits pharmaceutiques et agroalimentaires.

  • Dans ce résumé de cours, nous allons examiner un cours sur la chimie analytique.
  • Nous allons définir ce qu'est la chimie analytique.
  • Ensuite, tu apprendras les méthodes d'analyses en chimie analytique.
  • Nous présentons des exercices corrigés en chimie analytique.
  • Enfin, nous examinerons le rôle de la chimie analytique.

Introduction à la chimie analytique

La chimie analytique joue un rôle important dans notre vie quotidienne. Elle est utilisée dans la fabrication de médicaments, le diagnostic médical, les enquêtes médico-légales, les analyses de sol pour vérifier les concentrations appropriées de minéraux et de nutriments, la surveillance de l'environnement. Elle joue également un rôle important dans différents domaines de recherche.

Qu'est-ce-que la chimie analytique ?

La chimie analytique est la science de la séparation, de l'identification et de la quantification des composants chimiques d'une substance. En d'autres termes, il s'agit de l'analyse quantitative et qualitative d'un échantillon donné.

Lorsque la chimie analytique est utilisée pour effectuer des mesures biologiques, on parle de chimie bioanalytique.

La chimie analytique fait appel à des méthodes classiques et modernes et implique l'utilisation d'instruments scientifiques avancés pour effectuer des analyses.

Les trois étapes principales impliquées dans la chimie analytique sont :

  • La procédure de séparation sépare les espèces chimiques appropriées d'un mélange pour analyse.
  • L'identification du matériau à analyser est réalisée à l'aide d'une méthode d'analyse qualitative.
  • Une analyse quantitative est effectuée pour déterminer la concentration de l'analyte dans une combinaison donnée.

Les branches de la chimie analytique

La chimie analytique est divisée en deux branches : quantitative et qualitative. Ces deux branches sont expliquées en détail ci-dessous :

Analyse quantitative

Il s'agit d'une méthode permettant de calculer la quantité absolue ou relative d'un échantillon ou d'un mélange lorsqu'une ou plusieurs substances y sont présentes. Les procédures expérimentales quantitatives comprennent l'analyse gravimétrique et l'analyse volumétrique.

L'analyse gravimétrique, également appelée estimation quantitative par le poids, est la technique qui consiste à isoler et à peser un élément ou une combinaison d'éléments sous sa forme la plus pure. L'objectif fondamental de l'analyse gravimétrique est de transformer un élément ou un radical en un composé stable et pur qui peut être facilement transformé en une forme pouvant être pesée. Le poids d'un élément est déterminé à l'aide de la formule du composé et des poids atomiques des éléments qui le composent. Des techniques de précipitation, de volatilisation ou d'électroanalyse peuvent être utilisées pour séparer l'élément ou son composé.

L'analyse volumétrique, également connue sous le nom d'analyse titrimétrique, est une méthode dans laquelle on mesure le volume d'un réactif réagissant stœchiométriquement avec l'analyte. Les méthodes volumétriques sont équivalentes aux méthodes gravimétriques en termes d'exactitude et de précision.

Analyse qualitative

Le terme "qualité" fait référence aux caractéristiques d'une substance. L'analyse qualitative vise à déterminer la qualité d'une substance chimique, indépendamment de sa quantité ou de sa concentration. En d'autres termes, l'analyse qualitative détermine la qualité d'une substance plutôt que la quantité de cette substance.

Par exemple, un chimiste possède un échantillon d'un produit chimique inconnu. Il doit d'abord connaître le type de produits chimiques présents dans cet échantillon et utilisera donc la méthode "qualitative" pour le déterminer. Ensuite, il passera aux approches quantitatives. Il arrivera alors à un stade de l'expérience où il pourra mesurer avec précision la quantité exacte des différents produits chimiques présents dans l'échantillon.

Méthodes d'analyse en chimie analytique

En chimie analytique, les méthodes utilisées pour l'estimation qualitative et quantitative des substances sont classées en deux grandes catégories :

Techniques classiques

Il existe une variété de méthodes traditionnelles pour déterminer si un analyte est présent ou absent dans un échantillon.

Le test acide pour l'or est un exemple de méthode classique permettant de déterminer si une substance donnée est effectivement de l'or ou non.

Le test de Kastle-Meyer, qui utilise la phénolphtaléine comme indicateur pour évaluer la présence d'hémoglobine dans un analyte donné, est un autre exemple de méthode d'analyse qualitative classique.

Des tests à la flamme peuvent être effectués pour vérifier la présence de certains composants dans l'analyte. Pour ce faire, on expose un analyte à une flamme et on observe le changement de couleur de la flamme.

L'analyse gravimétrique est une méthode traditionnelle d'analyse quantitative qui peut être utilisée pour estimer la quantité d'eau dans un hydrate en le chauffant et en déterminant le poids de l'eau perdue.

L'analyse volumétrique (ou titrage) est une méthode classique bien connue d'analyse quantitative. Un réactif est introduit dans l'analyte jusqu'à ce qu'un point d'équivalence soit atteint dans la technique de titrage.

Méthodes instrumentales

Les approches instrumentales font référence à l'utilisation d'instruments scientifiques pour réaliser les différents processus de la chimie analytique.

L'interaction entre le rayonnement électromagnétique et les atomes ou les molécules d'un échantillon est mesurée par spectroscopie. La méthode de la spectroscopie de masse est utilisée pour déterminer le rapport entre la masse d'une molécule et sa charge en utilisant des champs électriques et magnétiques.

L'analyse électrochimique est une technique instrumentale populaire utilisée en chimie analytique. L'analyte est placé dans une cellule électrochimique, et cette technique permet de déterminer la tension ou le courant qui la traverse.

Le domaine de la chimie analytique connu sous le nom de calorimétrie étudie l'interaction entre un analyte et l'énergie sous forme de chaleur. Un calorimètre est un appareil qui mesure la chaleur produite par un processus chimique.

Chromatographie sur colonne

La chromatographie sur colonne est décrite comme la technique de séparation et de purification la plus simple et la plus utilisée. La chromatographie sur colonne permet de séparer et de purifier des échantillons solides et liquides. Elle sépare les échantillons sur la base d'une adsorption différentielle des composés sur l'adsorbant, car les composés traversent la colonne à des vitesses différentes, ce qui permet de les séparer.

Spectrométrie de masse

La spectrométrie de masse est une technique d'analyse utilisée pour calculer le rapport charge/masse d'une ou plusieurs molécules dans un échantillon. Ce type de mesures est fréquemment utilisé pour calculer la masse moléculaire exacte des composants de l'échantillon.

La spectrométrie de masse permet de connaître analytiquement la masse moléculaire d'un composé et contribue indirectement à l'identification des isotopes. Les analyses environnementales et médico-légales, l'explication de la structure de substances inconnues, le contrôle de la qualité des aliments, des médicaments et des polymères reposent tous en grande partie sur la spectrométrie de masse.

Chimie analytique : Exercices corrigés

Dans un titrage d'un échantillon de \( HCl \) avec \( 0,113 M \) de \( NaOH \) . Il a fallu \( 51,2 mL \) de la base pour atteindre le point final du titrage. Calculer le nombre de moles de l'acide neutralisé.

Les données :

La concentration de \( NaOH \) est de \( 0.113 M \) .

Le volume de base nécessaire pour atteindre le point final est \( 51.2 mL \) .

The titration reaction of \( HCl \) and \( NaOH \) is:

HCl(aq)+NaOH(aq) H2O(l)+NaCl(aq) HCl(aq) + NaOH(aq) \rightarrow H_2O(l) + NaCl(aq)

Selon cette équation, l'acide chlorhydrique aqueux réagit avec l'hydroxyde de sodium aqueux pour former de l'eau et du chlorure de sodium aqueux.

Maintenant, en calculant les moles de \( NaOH \) ,

\( Nombre \ de \ moles \left ( NaOH \right ) = molarité \times volume \)

En substituant les valeurs,


Nombre de moles \( (NaOH) =0.113\ M \times 0.0512 \ L \)

\( =0.00579 \ mol \)

Ainsi, les moles de \( NaOH \) nécessaires pour neutraliser l'acide sont de \( 0.00579 \ mol \) .

D'après l'équation de la réaction,

\( 1 mol \) de \( NaOH \) neutralise \( 1 mol \) de \( HCl \) .

Ainsi, \( 0,00579 \ mol \) de \( NaOH \) neutralisera \( 0,00579 \ mol \) de \( HCl \) .

Le rôle de la chimie analytique

La chimie analytique est utilisée dans une variété d'applications dans la vie quotidienne, y compris le développement de médicaments, le contrôle des processus industriels, la surveillance de l'environnement, les diagnostics médicaux, la production alimentaire et les enquêtes médico-légales. Elle est également essentielle dans une variété de domaines d'études. Elle joue également un rôle essentiel dans de nombreux domaines d'étude, dont voici quelques-unes des rôles de la chimie analytique :

  • La chimie analytique est utilisée pour déterminer la durée de conservation de divers médicaments.
  • Elle est utilisée pour détecter les adultérants dans les produits pharmaceutiques.
  • Elle peut être utilisée pour déterminer la quantité de minéraux et de nutriments nécessaires au développement des plantes en analysant le sol.
  • La chimie analytique peut également être utilisée pour évaluer la quantité de résidus de pesticides et de polluants dans tout échantillon alimentaire.
  • Elle peut être utilisée pour mesurer les taux de cholestérol et de glucose dans un échantillon de sang.
  • La médecine légale, l'analyse clinique et même l'analyse environnementale reposent toutes sur la chimie analytique.

Chimie analytique - Points clés

  • La chimie analytique est utilisée pour détecter, identifier, caractériser et quantifier les substances chimiques.
  • La chimie analytique utilise des approches classiques et instrumentales pour effectuer l'analyse d'une substance.
  • Elle est fréquemment utilisée en biologie pour la recherche, le développement et le contrôle de qualité des produits pharmaceutiques.
  • La chimie analytique est essentielle dans les sciences médicales, car elle permet de mesurer les principaux nutriments et les niveaux de substances dangereuses dans l'organisme.
  • Les méthodes d'analyse en chimie analytique sont des méthodes qualitatives et quantitatives.
  • La chimie analytique peut être utilisée en spectroscopie, en électrochimie, en chromatographie, méthodes de séparation et de préconcentration, etc.

Questions fréquemment posées en Chimie analytique

  • La chimie analytique est l'étude approfondie et précise des analytes. Séparer, identifier et quantifier la matière intéresse les chimistes analystes.
  • La chimie organique est l'étude des réactions entre espèces carbonées. Une grande attention est portée à la cinétique des réactions, à la thermodynamique et aux mécanismes. 

La chimie analytique se concentre sur l'identification et la quantification de composés spécifiques. En termes plus courants, la chimie analytique s'intéresse à déterminer ce que sont un composé et sa quantité.

Évaluation finale de Chimie analytique

Question

La chimie analytique est une branche de la chimie qui_______



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Réponse

traite de la séparation, de l'identification et de la composition de la matière.

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Question

C'est quoi la méthode gravimétrique ?

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Réponse

Mesure de la masse d'une substance chimiquement liée à l'analyte.

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Question

C'est quoi une analyse qualitative ?

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Réponse

Ce qui est présent ; type d'analyse qui révèle les composants de l'échantillon.

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Question

C'est quoi une analyse quantitative ?

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Réponse

Combien est présent; Type d'analyse qui détermine la quantité de composants présents dans un échantillon.

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Question

 L'analyte est tout composant d'un échantillon dont_____________

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Réponse

la présence et/ou la quantité doit être déterminée.

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Question

L'échantillonnage est _________


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Réponse

le processus par lequel une fraction représentative est acquise.

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Question

Définis la chromatographie ?

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Réponse

C'est une méthode de séparation basé sur le passage des constituants à séparer entre deux phases non miscibles.

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Question

Gaz ou liquide qui passe dans une colonne chromatographique est_______ 

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Réponse

Phase mobile

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Question

Que nous dit la méthode spectroscopique _______

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Réponse

Mesure le rayonnement électromagnétique produit par l'analyte ou ses interactions avec celui-ci.

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Question

La méthode électroanalytique mesure les propriétés électriques de l'analyte telles que ________

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Réponse

Le courant, potentiel, résistance et quantité de charge.

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Question

Le titrage au Nitrate d'Argent AgNO3 est appelé _______

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Réponse

Titrage argentométrique

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Question

Une erreur constante qui peut être détectée et corrigée est une _______


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Réponse

Erreur systématique ou déterminée

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Question

L'erreur qui découle des effets de conditions ou de variables qui ne peuvent pas être contrôlées est une____

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Réponse

Erreur aléatoire ou indéterminée

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Question

C'est quoi la normalité ?

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Réponse

C'est le nombre d'équivalents de soluté dissous par litre de solution (éq-g/L). Il est également défini comme le nombre de milliéquivalents de soluté dissous par ml de solution.

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Question

L'utilisation de l'absorbance ou la lumière rayonnée comme mesure de la concentration des solutions :

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Réponse

Spectroscopie

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Question

Un spectrophotomètre est 

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Réponse

Un spectromètre spécialement conçu pour mesurer l'absorption de la lumière UV-vis par une solution. 

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Question

Comment calculer l'activité enzymatique à l'aide de la loi de Beer-Lambert ?

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Réponse

En réorganisant l'équation de Beer-Lambert, on obtient le graphe de la concentration du métabolite en fonction de l'activité. La pente de la courbe dans une région linéaire du graphe est l'activité enzymatique.

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Question

La loi de Beer-Lambert relie 

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Réponse

La concentration du soluté (échantillon) à l'absorbance de l'échantillon.

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Question

Comment la loi de Beer-Lambert est-elle utilisée en spectroscopie ?

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Réponse

Les spectrogrammes de la cellule de référence et de l'échantillon sont utilisés pour calculer le graphe de la loi de Beer Lambert

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Question

La loi de Beer-Lambert est utilisée pour calculer la concentration du soluté actif dans_____ à partir de l'absorbance de l'échantillon.

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Réponse

L'UV-vis

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Question

Quelle est la formule d'absorbance de Beer-Lambert lorsque le coefficient d'absorption molaire n'est pas connu ?

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Réponse

$$ Abs= log_{10} \left ( \frac{I_0}{I} \right ) $$


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Question

Quelle est la formule d'absorbance de Beer-Lambert lorsque le coefficient d'absorption molaire est connu ?

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Réponse

$$ Abs= \varepsilon .c.l $$

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Question

Quelle est l'équation de la loi de Beer-Lambert qui relie l'atténuation à la concentration de l'échantillon ?

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Réponse

$$ Abs= log_{10} \left ( \frac{I_0}{I} \right ) = \varepsilon cl  \ $$

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Question

Quelle est l'équation alternative de la loi de Beer-Lambert utilisée pour calculer la concentration du soluté ?

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Réponse

$$ c= \frac{Abs}{ \varepsilon .l} $$

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Question

C'est quoi le coefficient d'absorption molaire ?

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Réponse

Le coefficient d'absorption molaire est une constante utilisée pour calculer la concentration de l'échantillon via l'équation de Beer-Lambert

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Question

L'atténuation de la lumière est_________de l'intensité du faisceau lumineux du spectrophotomètre lorsqu'il traverse une solution d'échantillon. 

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Réponse

La diminution

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Question

_______est la partie de la solution qui dissout le _______.

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Réponse

Le solvant, le soluté

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Question

_______ est la partie de la solution qui est dissoute par ________.

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Réponse

Le soluté, le solvant

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Question

Qu'est-ce que la solution ?

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Réponse

La solution contient à la fois le soluté et le solvant.

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Question

Qu'est-ce que la spectrophotométrie ?

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Réponse

La spectrophotométrie désigne toutes les méthodes de mesure basées sur la lumière qui fonctionnent avec un spectrophotomètre.

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Question

Pourquoi un monochromateur est-il intégré dans un spectrophotomètre ?

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Réponse

Pour pouvoir isoler une seule longueur d'onde à partir de la source de lumière polychromatique et ainsi effectuer des mesures précises de la quantité de longueur d'onde absorbée par la substance.

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Question

Comment l'extinction est-elle définie ?

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Réponse

$$ E_{ \lambda } = log_{10} ( \frac {I_0}{I} ) $$

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Question

Quels événements d'affaiblissement de la lumière peuvent se produire dans un spectrophotomètre ?


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Réponse

  • L'absorption de la longueur d'onde par les molécules de l'échantillon dans la solution
  • La réfraction de la lumière dans une solution non homogène et laiteuse sur les particules de l'échantillon
  • La réflexion à la surface du liquide ou de la cuvette

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Question

Quelle est la loi de Lambert-Beer ?

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Réponse

$$ E_{ \lambda } = log_{10} ( \frac {I_0}{I} )  = \epsilon _{ \lambda } \times c \times d $$

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Question

Dans quelle gamme d'ondes se trouve la lumière visible ?

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Réponse

Entre 380 et 780 nm 

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Question

Dans quelle gamme d'ondes se trouve la lumière UV ?

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Réponse

Dans la gamme de 100 à 380 nm.

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Question

Dans quelle couleur apparaît un colorant par rapport à la longueur d'onde absorbée ?

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Réponse

Le colorant apparaît dans la couleur complémentaire de la couleur de la longueur d'onde absorbée.

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Question

Quand parle-t-on de spectroscopie ?

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Réponse

Lorsque des spectres (d'absorption) entiers sont mesurés.

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Question

Le type d'analyse qui révèle les composants de l'échantillon.

Choisis la bonne réponse. 

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Réponse

Analyse qualitative

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Question

Le type d'analyse qui détermine la quantité de composants présents dans un échantillon.

Choisis la bonne réponse.

Montrer la réponse

Réponse

Analyse qualitative

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Question

Les solutions plus concentrées apparaissent plus foncées car

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Réponse

Elles absorbent plus de lumière qui les frappe.

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Question

L'absorbance augmente lorsque ___________________.

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Réponse

La concentration augmente (directement proportionnelle)

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Question

Lorsque la longueur du trajet augmente, l'absorbance_________.

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Réponse

Augmente

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Question

Si tu obtiens une valeur d'absorption supérieure à \( 1.8 \) , l'échantillon doit être ______________.

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Réponse

Dilué et réanalysé

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Question

Si \( 0,1 \ L \) de \( NaOH \) \( 0,5 \ M \) est nécessaire pour atteindre le point d'équivalence avec \( HCl \), combien de moles de \( H^{+} \) y avait-il dans la solution initiale ?

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Réponse

\( 0,01 \) moles de \( H^{+} \)

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Question

Où va l'analyte d'un titrage ?

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Réponse

Burette

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Question

Si l'on utilise un acide faible pour un analyte, quel sera le réactif titrant de titrage ?

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Réponse

Acide faible

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Question

Comment s'appelle-t-il lorsqu'il y a un nombre égal de moles de réactif titrant et d'analyte titré ?

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Réponse

Point d'équivalence

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Question

Lequel des éléments suivants n'est pas une bonne pratique lors de la réalisation d'un titrage ?

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Réponse

S'assurer que le robinet d'arrêt est fermé avant de verser le réactif dans la burette.

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Question

Les titrages utilisent toujours les mêmes indicateurs.

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Réponse

Vrai

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