Amérique du nord 2007 http://labolycee.org
Exercice 3 : Détermination de la concentration en dioxyde de soufre de l’air
dans une grande agglomération (4 points)
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).
Principe de la méthode
Dans l’air ambiant, les molécules de dioxyde de soufre SO
2
sont dans un état d’énergie
« fondamental » stable E
0
. 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
λ
1
= 214 nm et provenant d’une lampe à vapeur de zinc (figure 1). Les molécules de
dioxyde de soufre de l’air sont ainsi portées dans un état d’énergie E
1
. Cet état étant
instable, le dioxyde de soufre de l’air se désexcite alors très rapidement et arrive dans un état
d’énergie E
2
différent de E
0
en émettant un rayonnement UV de longueur d’onde
λ
2
supérieure à celle du rayonnement d’excitation. Le rayonnement UV est reçu par un
photomultiplicateur qui donne alors une tension de sortie U
S
proportionnelle à la
concentration en dioxyde de soufre présent dans la chambre de réaction.
Données :
• h = 6,63×10
-34
J.s
• c = 3,00×10
8
m.s
-1
• 1 eV = 1,60×10
-19
J
• 1 ppbv (partie par milliard en volume) = 2,66 µg.m
-3
pour le dioxyde de soufre
Figure 1 : schéma simplifié d’un analyseur de fluorescence ultraviolet
Chambre de réaction
Lampe à vapeur
de zinc
Air
ambiant
Sortie
d’air
photomultiplicateur
mesure
filtre
ancien programme
