On se propose d’étudier dans cet exercice une des méthodes permettant de
déterminer la concentration en dioxyde de soufre dans l’air : la fluorescence ultraviolet (UV).
Dans l’air ambiant, les molécules de dioxyde de soufre SO2 sont dans un état d’énergie
« fondamental » stable E0. L’air ambiant est aspiré par un analyseur, filtré pour éliminer
les éléments « parasites » pour la mesure, puis envoyé dans une chambre de réaction
dans laquelle il est soumis à un rayonnement ultraviolet dont la longueur d’onde est
λ1 = 214 nm et provenant d’une lampe à vapeur de zinc. Les molécules de
dioxyde de soufre de l’air sont ainsi portées dans un état d’énergie E1. Cet état étant
instable, le dioxyde de soufre de l’air se désexcite alors très rapidement et arrive dans un état
d’énergie E2 différent de E0 en émettant un rayonnement UV de longueur d’onde λ2
supérieure à celle du rayonnement d’excitation. Le rayonnement UV est reçu par un
photomultiplicateur qui donne alors une tension de sortie US proportionnelle à la
concentration en dioxyde de soufre présent dans la chambre de réaction.
h = 6,63×10-34 J.s
c = 3,00×10^8m.s-1
1eV = 1,60×10-19 J
1 ppbv (partie par milliard en volume) = 2,66 μg.m-3
pour le dioxyde de soufre
1. Étude du diagramme simplifié des niveaux d’énergie.
1.1 Comment appelle-t-on l’état d’énergie E1 de la molécule de dioxyde de soufre ?
2. Étude de la transition entre les états d’énergie E0 et E1.
2.1 Cette transition correspond-elle à une émission ou une absorption de lumière ?
Justifier la réponse.
2.3 Donner l’expression littérale de l’énergie ΔE1 correspondant à la transition en
fonction des données. La calculer en eV.
Au cours de cette transition les molécules échangent avec l’extérieur une quantité
d’énergie ΔE2 = 3,65 eV.
3.2 Déterminer, en nm, la longueur d’onde de la radiation émise λ2. Cette radiation
est-elle bien dans le domaine de l’ultraviolet ? Justifier la réponse.
4.1 L’appareil est étalonné à l’aide d’un échantillon de concentration en dioxyde de
soufre de 100 ppbv (partie par milliard en volume). La tension à la sortie du
photomultiplicateur est U0 = 0,50 V. On effectue une mesure pour l’air d’une grande
agglomération, on trouve U1 = 0,15 V.
Déterminer la concentration [SO2]1 en dioxyde de soufre pour l’air de la grande
agglomération en ppbv.
Les questions inscrites sont celles sur lesquelles je bloque ou que je ne comprend pas du tout comme la 2.3
Les questions non inscrites sont celles auxquelles j'ai déjà répondu.
Pourriez vous m'aider ou me conseiller ?
Merci d'avance ! ><
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