Dosage spectrophotométrique des ions fer : analyse du corrigé

Cet exercice de spécialité de 4 points du Bac S Métropole 2003 vérifie la teneur en fer d'un médicament dont la notice annonce 80 mg d'ions Fe²⁺ par comprimé. Le principe est classique : les ions fer (II) forment avec l'o-phénanthroline une espèce rouge, dont on mesure l'absorbance à 500 nm, puis on compare à une échelle de teintes.

Partie 1 : le principe

Les ions fer (II) s'oxydent facilement en ions fer (III), d'où l'ajout d'hydroquinone, réducteur en excès. La demi-équation demandée est Fe³⁺ + e^- = Fe²⁺ : une réduction est un gain d'électrons.

Partie 2 : l'échelle de teintes

Pour le mélange n°1, la précision des volumes impose la verrerie : fiole jaugée de 50,0 mL, burette graduée de 25,0 mL pour la solution S, pipettes jaugées de 2,00 mL et de 1,00 mL. La concentration massique introduite vaut t₁ = t × V_S / V₁ = 10,0 mg·L^-1. L'o-phénanthroline doit être en excès pour que tous les ions fer (II) soient transformés en espèce colorée. Les points de la figure 1 sont alignés sur une droite passant par l'origine : c'est la loi de Beer-Lambert, A = 0,18 × t avec t en mg·L^-1.

Partie 3 : la teneur en fer du comprimé

On retire l'enrobage rose, car son colorant absorberait lui aussi et fausserait la mesure. L'absorbance mesurée, 1,35, donne t'₀ = 7,5 mg·L^-1 dans le mélange, puis t₀ = 75 mg·L^-1 dans la solution S₀, diluée dix fois. Le comprimé ayant été dissous dans un litre, il contient 75 mg d'ions fer (II), soit un écart relatif de 6,3 % avec l'indication du fabricant. La dernière question exploite les 256,30 mg de sulfate ferreux sesquihydraté : on trouve une masse molaire de 178,8 g·mol^-1 et x = 1,49, soit bien 1,5 molécule d'eau par FeSO₄.

Les pièges à éviter

Choisir une éprouvette graduée pour la solution S, alors que les volumes ont trois chiffres significatifs. Diviser par 28,0 mL au lieu du volume total de 50,0 mL. Oublier les unités du coefficient directeur, qui devient 180 L·g^-1 si t est en grammes par litre. S'arrêter à t'₀ sans revenir à S₀. Placer la valeur expérimentale au dénominateur de l'écart relatif, alors que la définition de l'énoncé y met la valeur indiquée. Enfin, utiliser 75 mg au lieu des 80 mg de la notice dans la question 3.4.

Conseils de méthode

Dans tout dosage par étalonnage, vérifiez que la mesure tombe dans le domaine de l'échelle (ici de 0,90 à 1,80) et suivez la dilution à chaque étape, car c'est la conservation de la masse de soluté qui relie les concentrations. Le corrigé trace la droite d'étalonnage et la lecture graphique de t'₀.