Propriété du site http:/h. w. m. chimix. com donnees . élément Mn Fe co Ni cu no atomique Z 25 26 27 28 29 Configurations électroniques. 1 . Donner la structure électronique de l’atome de cobalt dans son état fondamental. 2. Préciser à quel bloc d’éléments (s, p, d ou f) dans la classification périodique appartient le cobalt. Justifier. 3. Donner la configur Radioactivité. Le cobalt 60 est un r 1 Préciser la nature 2. Écrire l’équation d ns c02+ et c03+. Snipe to uiew ration du cobalt 60. Préciser les règles utilis es. 3. L’activité A d’un échantillon est le nombre de désintégrations ar seconde.
Sachant que cette activité A est proportionnelle au nombre N de noyaux non désintégrés qu’il contient, montrer que cette grandeur varie au cours du temps selon la loi : ln(A/Ao) = – Préciser le nom de la constante À. 4. Définir la période d’un radionucléide. 5. Calculer la période du cobalt 60, sachant qu’au bout d’un an, l’activité a diminué de 12 les ions du cobalt en solution Données (à 25 oc) Constantes d’acidité des couples acide/base : HS-/S2- : pKa2 13,0 H2S/HS- : = (MnS) 3 10-10 Ks (COS) – 4 10-21 potentiels standard EO(C03+/C02+)
Constantes de dissociation des complexes : Kdl = 4 10-5 : Kd2 = 6 10-36 = 0,06 lg(x), en volt Séparation des ions C02+ d’un mélange, par précipitation de sulfures à pH contrôlé On considère que dans une solution aqueuse saturée en sulfure de dihydrogène (H2S), la concentration molaire en H2S, notée co, est constante et égale ? 0,10 mol. L-1, à 25 oc. Dans toute la question 1 on maintient la saturation en H2S et on augmente progressivement le pH à partir de pH Étude de la solution saturée de sulfure de dihydrogène. Corrigé proposé par Claude Raclot du Lycée des Haberges Propriété du site http://www. himix. com 1 . Ecrire les équations des réactions qui se produisent lors de la dissolution dans l’eau du sulfure de dihydrogène. 2. Établir l’expression littérale de la concentration molaire en ions sulfure 52- en fonction de la concentration molaire en ions H30+, de Kal, Ka2, et co. 3. Dans 200 mC de cette solution saturée en H2S, on introduit, sans variation de volume, 0,010 mol de nitrate de cobalt(ll) solide et 0,010 mol de nitrate de manganèse(ll) solide (ces deux produits sont solubles). – Calculer le pH de précipitation de chacun des deux Calculer le pH de précipitation de chacun des deux sulfures. Déterminer le domaine de pH dans lequel on obtient la précipitation du sulfure de cobalt sans qu’il y ait précipitation du sulfure de manganèse. Stabilité des ions C03+ en solution aqueuse. 1 . Justifier sans calcul le fait que les ions C03+ ne peuvent exister durablement dans l’eau, à p 2. Ecrire l’équation de la réaction d’oxydo-réduction qui se produit alors entre les ions C03+ et l’eau, en milieu acide. 3. Dans une solution aqueuse d’ammoniac: – les ions C02+sont complexés en ions (de constante de dissociation Kdl) ; les ions C03+ sont complexés en ions (de constante de dissociation Kd2).
Donner les noms de ces deux complexes. Écrire les équations de ces deux réactions de complexation. Donner l’expression des constantes de dissociation des deux complexes (Kdl et Kd2). Écrire la formule de Nernst pour le couple redox : C03+/C024 (de potentiel standard Eel puis pour le couple redox : /CO(N H3)62+ (de potentiel standard E02). Établir la relation entre EDI, Kdl et Kd2. Calculer E02 et expliquer pourquoi les ions Co(NH3)63+ ne réagissent pas avec l’eau. corrige configurations électroniques : 7 électrons: pas avec l’eau. orrigé ls2 (deux sur la première couche) 2s2 2p6 (huit sur la seconde couche) 3s2 3p6 3 d7 (15 sur la troisième couche) 4s2 ( 2 sur la quatrième couche) le cobalt appartient à la première série des éléments de transition ( sous couche 3d incomplète et 2 électrons sur la sous couche 4s2) c02+ : 252 2p6 3s2 3p6 3 c03+ : 2s2 2P6 3s2 3P6 3 d6 radioactivité : la radioactivité p- consiste en l’émission d’électron conservation de la charge : 27 = Z -1 d’où Z = 28 en conséquence X est l’élément nickel conservation du nombre de nucléons : 60 = A oit dN le nombre de noyaux qui se désintègrent au cours du temps noté dt dN est proportionnel au nombre N de noyaux présents à la date t dN = -ÀNdt (1) : constante radiactive caract »ristique de l’élément chimique le signe moins traduit la disparition des noyaux au cours du (l) s’écrit : N’ + équation différentielle du premier ordre dont les solutions sont de type : la période radioactive T es bout de laquelle la moitié désintégrés. ln 2 = avec Inz = 0,693 en 1 an l’activité a diminuée de 12%: A = 0,88 AO et t— 1 an ln (1 / 0,88 ) d’où À = 0,1278 puis T / 0,1278 -5,42 ans. ?actions acide base : conservation de la matière (élément soufre) CO on note h l’expression : [H30+] CO – [S2-1( 1020 h2 +1013 h +1) avec CO = mol/L sulfures de cobalt et de manganèse : COS en équilibre avec C02+ + S2- avec 4 10-21 [S2-l Mns en équilibre avec Mn2+ + 52- avec 3 10-10 [S2-] dés que le produit de solubilité est atteint, le sulfure métallique précipite. ici zo,05 mol,’L COS précipite dés que [S2-] atteint la valeur 4 8 10-20. par suite = 8 10-20 ( 1020 +1013 h +1) = 8 h2+8 10-7 h +8 10-20. les deux derniers termes sont négligeables d’où : h2 voisin de 0,1 / eth VOiSin de 0,111 soit PH = 0,95. le sulfure de cobalt précipite à partir de pH —0,95 Mns précipite dés que [S2-] atteint la valeur 3 10-10/0,05 = 6 10-9. par suite = 6 10-9 ( 1020 h’ +1013 h +1) h2+6104h+ Propriété du site http://wvm. chimix. com -61011 h2+6104h+610-9. les deux derniers termes sont négligeables d’où : h2 voisin de 0,1/ 61011 et h voisin de 4 10-7 soit pH = 6,4. e sulfure de manganèse précipite à partir de pH =6,4 oxydo réduction et complexes c03+ / c02+ 1,84 v 02 / H20 1,23 V lion cobalt constitue l’oxydant le plus fort et l’eau le réducteur le lus fort. il y a oxydation de l’eau en dioxygène et réduction de l’ion cobalt Ill en ion cobalt Il. 4C03+ 6H20 donne 4C02+ • 02 + 4H30*. ion hexaamino cobalt Il Co(NH3)63+ ion hexaamino cobalt III Kd2/ Kdl = 6 10-36 / 4 10-5= 10-31. un seul électron est mis en jeu : El EDI + 0,06 ln [C03+] / [C02+] El = EDI + 0,06 In ( / 10-31 ) El ECI 0,06 In ( / 40,06 ln 1,5 10-31 ) E02 = EOI + 0,06 Ini 1081 = EOI -135 voisin de zéro propriété du site http://vwww. chimix. com l’ion hexammino cobalt Ill est un oxydant plus faible que le dioxygène : cet ion ne peut réa ir avec
