Supraconductivité - Analyse du cuivre dans les matériaux supraconducteurs

Thèmes abordés

Sciences - Ingénierie - Industrie, Supraconductivité, cuivre dans les matériaux supraconducteurs, matériaux supraconducteurs, étalonnage de la solution titrante, détermination de la teneur totale en cuivre, réduction des ions, réaction chimique

Résumé du document

Depuis sa découverte en 1911, la supraconductivité reste l'une des grandes énigmes de la physique moderne, en raison de sa complexité et de sa nouveauté en matière de recherche. Les matériaux supraconducteurs tels que le composé YBa2Cu3O7-x ont connu diverses applications dans plusieurs domaines technologiques tels que la production de champs magnétiques

Extraits

[...] On a donc : m(Cu)T = (0,0292 (0,0003) g Calculons maintenant le pourcentage massique en cuivre total dans l'échantillon à l'aide de la relation : = = = L'incertitude associée à cette valeur est donnée par la relation : = 0,287 Cette valeur est majorée à en ne conservant qu'un seul chiffre significatif. d'où : = (27,9 % IV. Dosage de Cu3+ et Cu2+ Préparation de la solution à doser Dans cette partie, l'idée générale est de réduire en même temps les ions cuivre (III) et cuivre par I-. La réaction de réduction des ions Cu(III) en ions Cu(II) est donc évitée par séchage du milieu (élimination de l'eau) grâce au courant d'azote. Les masses de produit sont pesées à l'aide d'une balance de précision 5.10 - 5 g. [...]

[...] Veq = 12,105 mL On a donc d'après : C(S2 ) = = 0,050027 mol.L-1 Le dosage a été réalisé avec une burette automatique Titronic d'incertitude relative La prise d'essai a été prélevée à l'aide d'une pipette de 10 mL de classe A et d'incertitude 0,015 mL. L'incertitude sur la concentration est calculée selon : thio)=0,050027 = mol.L-1 Cette valeur est majorée à 5.10 mol.L-1 en ne prenant qu'un seul chiffre significatif. On a donc C(S2 ) = (0,0500 (0,0005) mol.L-1 III. Détermination de la teneur totale en cuivre Le but de cette seconde partie est de déterminer la teneur totale en cuivre dans notre échantillon. [...]

[...] Que se passe-t-il avant la réaction de dosage ? Les couples en présence sont, d'une part I I2, d'autre part I2/I-. Les demi-équations à considérer sont : I + 6 = ½ I2(aq) + 3 H2O(l) E0(I = 1,195 V 5 = ½ I2(aq) + E0(I2/I- ) = 0,545 V La réaction globale a donc pour équation stoechiométrique : I + 6 = 3 I2(aq) + 3 H2O(l) On remarque ici que les ions iodates est le réactif limitant, d'où la nécessité d'introduire un large excès d'iodure de potassium dans notre prise d'essai (environ 2 g). [...]

[...] Nous avons réalisé deux essais. m1 = (0,10150 0,00005) g m2 = (0,10100 0,00005) g (Réaction chimique L'ajout d'ions iodure en milieu acide permet alors la réduction des deux cations, mais ici de façon simultanée : Cu3+ + 3 = CuI(s) + I2(aq) Cu2+ + 2 = CuI(s) + ½ I2(aq) En dernier lieu, le diiode formé selon les réactions et est dosé par le thiosulfate de sodium comme précédemment selon la réaction que l'on rappelle ici : 2 S2 + I2(aq) = 2 + S4 (Détermination des masses de cuivre et cuivre (III) D'après l'équation on a à l'équivalence : C(S2 ) (Veq2 = 2 n(I2)2 Or, d'après et on peut écrire : n(I2)2 = n(Cu)III + n(Cu)II/2 = (C(S2 ) (Veq2)/2 On a aussi n(Cu)T = n(Cu)III + n(Cu)II = C(S2 ) (Veq1 d'après On a donc établi le système suivant : que l'on peut aussi écrire en prenant en compte les masses de cuivre : Par soustraction : m(Cu)III = M(Cu) C(thio) (Veq2 – m(Cu)T d'où les expressions recherchées : m(Cu)III = M(Cu) C(thio) (Veq2 – m(Cu)T m(Cu)II = m(Cu)T – m(Cu)III L'incertitude sur ces valeurs est du même ordre de grandeur que (Résultats expérimentaux Nous avons réalisé deux essais et obtenu les résultats suivants : Essai 1 Essai 2 m2 = 0,10150 g m'2 = 0,10100 g Veq2 = 9,479 mL V' eq2 = 9,4680 mL Les valeurs obtenues sont concordantes, nous ne considérerons que le premier essai. [...]

[...] Supraconductivité - Analyse du cuivre dans les matériaux supraconducteurs I. Objectifs Depuis sa découverte en 1911, la supraconductivité reste l'une des grandes énigmes de la physique moderne, en raison de sa complexité et de sa nouveauté en matière de recherche. Les matériaux supraconducteurs tels que le composé YBa2Cu3O7-x ont connu diverses applications dans plusieurs domaines technologiques tels que la production de champs magnétiques intenses, le transport du courant électrique, imagerie médicale et autre. Lors de cette manipulation, on effectuera deux dosages afin de déterminer au final, la valeur du nombre x dans la formule du composé YBa2Cu3O7-x dont nous disposions au laboratoire. [...]