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Leçon de chimie n°25 (agrégation 2011) :
Illustrations expérimentales et applications des réactions de complexation (CP).

Transcription des notes manuscrites de préparation à l'agrégation. Les schémas et le détail des calculs sont dans le document original : télécharger la leçon manuscrite (PDF, 2 pages).

Remarques du jury

Relation entre constante thermodynamique et applications ; diagramme de prédominance ; théorie connectée aux expériences.

Prérequis

Complexes, théorie du champ cristallin, spectrophotométrie, dosages, équilibres en solution.

Introduction

Définition ; utilité : dosages, recherche de métaux, biologie (solubilité), ligands…

Rappels sur les complexes

Mise en évidence

Fe(NO₃)₃ + HCl : incolore ; + SCN⁻ : rouge (complexe Fe³⁺-SCN⁻). Couleur typique : voir la théorie du champ cristallin.

Géométrie

Ligands monodentates, bidentates… : EDTA (formule et sites). Complexes linéaires, trigonaux, octaédriques…

Application au testeur d'humidité

Papier filtre imbibé de chlorure de cobalt, bleu ou rose : [Co(H₂O)₆]²⁺ (rose, temps humide) + 4 Cl⁻ ⇌ [CoCl₄]²⁻ (bleu, temps sec) + 6 H₂O.

Domaines de prédominance

M + L = ML (K_f1), ML + L = ML₂ (K_f2)… : constante globale de formation \(\beta_n = \dfrac{[\mathrm{ML}_n]}{[\mathrm M][\mathrm L]^n}\). Expérience : complexes Ni(NH₃)_n selon pNH₃, couleurs différentes.

Détermination de la stœchiométrie et de β_n pour Fe³⁺ et SCN⁻ (Le Maréchal)

Série de solutions i = 0 à 10 telles que [Fe³⁺] = iC₀ et [SCN⁻] = (10 − i)C₀ à volume constant ; spectrophotométrie, A en fonction de i. Fe³⁺ + n L = FeL_n (réaction totale) : [ML_n] croît puis décroît, stœchiométrie pour d[ML_n]/di = 0. Ici i = 5 donc n = 1 ; \(K = \beta = \dfrac{A_eA_{th}}{C_0(A_{th} - A_e)^2}\).

Dureté de l'eau (Porteu et 100 manipulations)

Voir la leçon 16 ; développer la théorie : domaines de prédominance en fonction du pH pour l'EDTA et pour le NET.

Bibliographie

• Tec&Doc, PCSI
• 100 manipulations de chimie générale et analytique
• Le Maréchal, Chimie générale
• Porteu-de Buchère, L'épreuve orale de chimie