TP sur les effets de complexation du Cu II

Dossier de chimie des solutions :

1. Première partie du TP : Partie qualitative : Complexation des ions  :[pic 1]

1. Objectif :

Dans cette partie du TP, notre objectif est d’observer l’effet de complexation des ions  avec différents ligands, à savoir : . [pic 2][pic 3]

Les réactions mises en jeu qui nous intéressent sont les suivantes :

Pour cela on utilise diverses solutions pour apporter les ions :

• Une solution de  (sulfate de cuivre II) pour les ions  de concentration [pic 14][pic 15][pic 16]
• Une solution de  (ammoniaque) pour .[pic 17][pic 18]
• Une solution de  (soude) pour les ions .[pic 19][pic 20]
• Une solution de (chlorure de sodium) pour les ions.[pic 21][pic 22]
• Une solution de  (acide oxalique) pour les ions .[pic 23][pic 24]
• Une solution de (thiosulfate de sodium) pour les ions [pic 25][pic 26]

1. Mode opératoire :

Notre mode opératoire est le suivant :

[pic 27]

Tout d’abord, on introduit quelques gouttes de sulfate de cuivre dans les tubes 1,2,3,4 et 5. On verse plus de sulfate de cuivre dans le tube 6 pour qu’il nous serve de témoin.

Ensuite, on verse : quelques gouttes d’ammoniaque dans le tube n°1, quelques gouttes de soude dans le tube n°2, quelques gouttes de chlorure de sodium dans le tube n°3, quelques gouttes d’acide oxalique dans le tube n°4 et quelques gouttes de thiosulfate de sodium dans le tube n°5.

[pic 28]

On doit observer les changements ci-dessus si les différentes réactions se produisent. A savoir :

• La solution dans le tube n°1 devient bleu nuit
• Un précipité bleu apparait dans le tube n°2
• La solution dans le tube n°3 devient verte
• Un précipité blanc bleuâtre apparait dans le tube n°4
• La solution dans le tube n°5 devient jaune

1. Observations :

En réalité, lorsqu’on réalise l’expérience on observe cela :

[pic 29][pic 30]

        Dans le tube n°1 : On observe que la solution devient bleu foncé, quand on se place en excès de , donc la réaction (1) a lieu, cependant l’on remarque aussi que lorsqu’on ne se place pas en excès de  une autre réaction se produit et un précipité bleu se forme. [pic 31][pic 32]

Dans le tube n°2 : On observe la formation d’un précipité bleu, donc la réaction (2) se produit. Cependant, sur la photo prise plusieurs dizaines de minutes après le début de la réaction, le précipité a pris une couleur marronne, cela signifie simplement qu’il s’est détérioré au fil du temps.

Dans le tube n°3 : On n’observe pas le changement de couleur qui aurait dû avoir lieu de manière permanente, on arrive seulement à observer le changement pour certaines gouttes de chlorure de sodium versées. Ainsi, la réaction (3) n’a pas lieu.

Dans le tube n°4 : On observe la formation d’un précipité blanc bleuâtre, donc la réaction (4) a lieu.

Dans le tube n°5 : On observe que la solution devient légèrement jaune, ainsi, la réaction (5) a faiblement lieu.

1. Analyse des résultats :

Pour le tube n°1 :

La réaction que l’on observe quand on se place en excès de  est la suivante :[pic 33]

[pic 34]

La constante correspondante à la réaction est :  .[pic 35]

Le  du couple  est :  .[pic 36][pic 37][pic 38]

On a :

[pic 39]

Et :

[pic 40]

Cette équation nous donne :

[pic 41]

Ainsi en combinant les équations de  et  :[pic 42][pic 43]

[pic 44]

[pic 45]

[pic 46]

Avec : [pic 47]

Ainsi, on peut tracer le logarithme du coefficient de complexation en fonction du pH, en faisant varier la concentration en .[pic 48]

[pic 49]

On remarque grâce à la courbe que plus la concentration en  est élevé, moins le pH doit être élevé pour que le complexe apparaisse. En effet, quand la concentration en vaut 1 , le complexe apparait pour un pH égal à 6,3 ; alors que quand la concentration en vaut 0,1 , le complexe apparait pour un pH égal à 7,3.[pic 50][pic 51][pic 52][pic 53][pic 54]

Après quelques recherches, on trouve que la réaction qui se produit lorsque nous ne sommes pas en excès de  est la suivante :[pic 55]

[pic 56]

En effet,  en solution donne cette équation :[pic 57]

[pic 58]

Ainsi, lorsque nous ne sommes pas en excès de , on observe un précipité bleu correspondant à la précipitation de  .[pic 59][pic 60]

[pic 61]

Or, la constante de la réaction formant le précipité de  vaut :  .[pic 62][pic 63]

Ainsi, on a  ce qui explique que lorsqu’on ne se trouve pas en excès de  c’est la précipitation de  qui se produit, car dans ce cas  est majoritaire. [pic 64][pic 65][pic 66][pic 67]

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