Dosage d’ions Fe²⁺ par absorptiométrie

Pour tracer la courbe d’étalonnage, on réalise une série de solutions de concentrations (en g de fer) selon :

Tableau 1.

Fiole	F0	F1	F2	F3	F4	F5
Solution étalon / mL	-	1	2	3	4	5
HCl à ½ (~ 6 mol.L-1) / mL	2	2	2	2	2	2
Chlorhydrate d’hydroxylamine / mL	5	5	5	5	5	5
Ethanoate de sodium à 250 g.L-1. / mL	20	20	20	20	20	20
Chlorhydrate d’orthophénanthroline / mL	5	5	5	5	5	5
Volume d’eau pour ramener à 50 mL / mL	18	17	16	15	14	13

Rôle des constituants

• L’acide chlorhydrique sert à éviter la précipitation des hydroxydes de fer.
• L’acide chlorhydrique et l’acétate de sodium sert à former une solution tampon à pH = 5. Le tampon permet de garder une coloration stable.
• L’hydroxylamine réduit les ions fer (III) en ions fer (II).
• L’ortho-phénanthroline-1,10 forme un complexe coloré avec les ions fer.

Ordre d’introduction des réactifs

• Une fois placé la solution dans la fiole, il est important de mettre l’acide chlorhydrique avant l’éthanoate de sodium pour éviter la précipitation des hydroxydes de fer en milieu basique.

L’équation de la réaction de l’othophénanthroline-1,10 sur l’ion fer II est :

Fe²⁺ + 3 ®

ou plus simplement :

Fe²⁺ + 3 o-phen ® [Fe(o-phen)₃]²⁺

La solution étalon contient t₀(sel de Mohr) = 351,1 mg.L^-1 de sel de Mohr (M = 392 g.mol.L^-1).

Toutes les mesures d’absorption sont faites à l = 510 nm. C’est la longueur d’onde correspondant au maximum d’absorption du complexe fer-ortho-phénanthroline dans le visible.

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Manipulation

1. Préparation de la gamme colorimétrique

On dispose d’une solution de concentration massique exacte en fer à t₀ = 50 mg.L^-1.

• Remplir une série de six fioles jaugées de 50 mL selon les indications du tableau 1.
• Agiter, laisser reposer 15 minutes.

2. Tracé de la courbe d’étalonnage

• Fixer la longueur d’onde à 510 nm.
• Relever les valeurs des absorbances A pour chacune des solutions préparées.
• Remplir le tableau de mesure.
• Tracer la courbe A = f(t_i), t_i étant la concentration massique en fer de chacune des fioles F₁ à F₅.

3 .Préparation et utilisation de la solution à doser

A partir de la solution S, préparer deux solutions S’ et S’’ dans les mêmes conditions :

• Dans deux erlenmeyers de 20 mL, introduire une prise d’essai de :

  • 2 mL de la solution S pour la solution S’,
  • 3 mL de la solution S pour la solution S’’.

  • 2 mL d’acide chlorhydrique à ½.
  • 4 mL de chlorhydrate d’hydroxylamine.

• Chauffer au bain-marie vingt minutes.
• Ajouter après chauffage 20 mL d’une solution d’éthanoate de sodium et 4 mL de solution d’orthophénanthroline.
• Laisser réagir 10 min.
• Refroidir et transvaser quantitativement dans une fiole jaugée de 50 mL et compléter au trait de jauge avec de l’eau distillée.
• Relever les valeurs des absorbances A pour les solutions S’ et S’’.
• En déduire la concentration molaire des ions fer (III) dans la solution S.