Aurélie 26/08/12
 

 

   Photographie argentique : bac STL biologie 2012.

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Dans la photographie argentique, une pellicule photographique est constituée de gélatine imprégnée de petits cristaux de bromure d’argent. Celle-ci est exposée pendant une durée très brève à la lumière. Certaines zones de la pellicule sont impressionnées par cette lumière, les autres non. Il faut ensuite développer, c'est-à-dire révéler l’image photographiée puis la fixer pour obtenir un négatif. Le processus de révélation porte sur les zones impressionnées par la lumière. Nous nous proposons d’étudier le processus de révélation.
 Atomistique.
Dans la classification périodique des éléments, on trouve l’élément brome de numéro atomique Z = 35.
Donner la configuration électronique de l’atome de brome dans son état fondamental.
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5.
Indiquer, en expliquant votre démarche, la position exacte (ligne, colonne) de l’élément brome dans la classification périodique.
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4s2 4p5" : donc quatrième ligne ou période.
"
3d10 4s2 4p5" donc colonne numéro 17.
A quelle famille appartient l’élément brome ?
L'élément brome appartient à la famille des halogènes.
Quel ion monoatomique stable peut former l’élément brome ? Expliquer.
L'atome de brome gagne facilement un électron pour saturer sa couche électronique externe. Il en résulte l'ion bromure Br-.
Solubilité du bromure d’argent.
On donne la valeur du produit de solubilité du bromure d’argent : Ks (AgBr) = 2,0×10-13 à 25°C.
 Calculer la solubilité du bromure d’argent dans l’eau pure.
Ks = [Ag+][Br-] ; la solution est électriquement neutre : s =
[Ag+] =[Br-] ;
 s = Ks½ = (
2,0×10-13)½ =4,47 10-7 ~4,5 10-7 mol/L.
Calculer la solubilité du bromure d’argent dans une solution aqueuse de bromure de sodium de concentration molaire égale à 1,00×10-2 mol.L-1. Le bromure de sodium ne forme pas de précipité.
[Br-] ~1,00 10-2 mol/L, valeur pratiquement constante.
 [Ag+]=Ks / [Br-] = 2,0×10-13/(1,00 10-2) = 2,0×10-11 mol/L.
Comparer la solubilité du bromure d’argent dans l’eau pure et dans la solution aqueuse de bromure de sodium. Que peut-on en conclure ?
La présence d'un ion commun ( Br-) diminue fortement la solubilité du bromure d'argent.

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Etude du processus de révélation.
Cette opération est réalisée par un réducteur : l’hydroquinone. L’hydroquinone, symbolisée par QH2, a pour forme oxydante associée la quinone, symbolisée par Q.
Q et QH2 sont des espèces solubles en solution aqueuse.
A 25°C, les potentiels standard d’oxydoréduction des couples sont les suivants :
E° Ag+/Ag = + 0, 80 V ; E° Q/QH2 = + 0, 70 V
Ecrire les demi-équations électroniques associées aux couples redox Q/ QH2 et Ag+/Ag.
Oxydation du réducteur : QH2 +2HO- = Q + 2H2O + 2e- en milieu basique ;
 
QH2  = Q + 2H+ + 2e- en milieu acide
Réduction de l'oxydant : 2 Ag+ + 2e- = 2 Ag.
 A l'aide la relation de Nernst, donner l'expression littérale du potentiel d'oxydoréduction pour chaque couple intervenant dans le développement photographique.
On appellera E1 le potentiel redox du couple Ag+/Ag et E2 celui du couple Q/QH2.
E1 =
E° Ag+/Ag + 0,06 log [Ag+] ;
E2 =
E° Q/QH2 +0,03 log( [Q][H+]2/ [QH2]).
Dans les conditions du développement photographique, on supposera que la situation chimique est la suivante :
- concentration des ions argent dans le milieu : [Ag+] = 6,75×10-12 mol.L-1 ;
- même concentration en quinone Q et en hydroquinone QH2 : [Q] = [QH2] ;
- pH du milieu 11,9.
Calculer les deux potentiels d’oxydoréduction E1 et E2. Expliquer pourquoi la réaction de développement est possible.
E1 = 0,80 + 0,06 log(
6,75×10-12) =0,13 V.
E2 = 0,70 +0,03 log (10-11,9)2) =0,826 ~-0,014 V.
E2 < E1
QH2 est le réducteur le plus fort ;  Ag+ est l'oxydant le plus fort, il est réduit  par la l'hydroquinone QH2.
Ecrire l’équation chimique de la réaction qui se déroule lors de la révélation entre une couche sensible de bromure d'argent et l’hydroquinone.
QH2 +2HO- = Q + 2H2O + 2e- ; 2 Ag+ + 2e- = 2 Ag.
Ajouter puis simplifier :
QH2 +2HO- + 2 Ag+ + 2e- = Q + 2H2O + 2e- + 2 Ag.
QH2 +2HO- + 2 Ag+  = Q + 2H2+ 2 Ag.









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