A retenir : L'absorbance

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1S Ch1 Composition d’un système chimique

Colorées, Loi de Beer-Lambert Dosage par étalonnage

« Si vous ne pouvez expliquer un concept à un enfant de six ans, c'est que vous ne le comprenez pas complètement. »

(Einstein 1879-1955)

I. Solutions colorées

 L'absorbance

Principe du spectrophotomètre :

Lorsqu’un faisceau de lumière polychromatique traverse une espèce colorée dissoute dans un solvant, certaines longueurs d'onde sont plus ou moins absorbées par ce soluté alors que d'autres passent sans être atténuées.

Ainsi, pour les longueurs d'onde  partiellement absorbées, l’intensité du faisceau transmis I est inférieure à l’intensité incidente I0.

Pour chaque longueur d’onde  on définit alors :

 la transmittance (sans unité) :

I

0

T  I

 l’absorbance (sans unité) :

A = - log T

Considérons la solution colorée à l'origine de la figure 4. La courbe C₁a été obtenue avec une concentration en soluté 2 fois plus importante que la concentration de la solution qui a donnée la courbe C₂.

On peut remarquer que les radiations les plus absorbées sont celle ayant une longueur d’onde λ autour de 680 nm, soit plutôt dans le rouge.

Par conséquent, la couleur perçue de la solution sera plutôt dans les nuances de bleu, en effet nous pouvons remarquer que les radiations autour de 400, 450 nm sont, elles, peu absorbées.

Par exemple, si on admet que l'absorbance est nulle pour  = 400 nm, la transmittance vaudra 1,0.

Si l’on souhaite comparer l'absorbance de deux solutions identiques mais de concentration différente, il faudra alors se placer au voisinage du maximum d’absorbance de cette solution. Ici, par exemple 680 nm.

On peut remarquer ici que les spectres d’absorptions des solutions A1 et A2 ont la même forme, cela signifie que l’absorbance est proportionnelle à la concentration.

A retenir :

 Lorsqu’une espèce chimique absorbe dans un seul domaine de longueur d’onde, sa couleur en solution est la couleur complémentaire de celle

absorbée.

 Il faut mesurer l'absorbance pour la longueur d'onde la plus absorbée. λmax

Figure 4



Exemple d'absorption de longueurs d'onde par une solution colorée

400 500 600 700

 (nm)

A A = f()

C₁ C2

Faisceau incident d’intensité I0

Faisceau transmis d’intensité I Cuve contenant la

solution colorée



Figure 3



Figure 5 Couleurs complémentaires

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 La loi de Beer – Lambert

D’après la loi de Beer – Lambert, l’absorbance

A

d’une espèce chimique en solution est proportionnelle à sa concentration

C

C l A    

 A  cste  C

Remarque : A est sans unité, A = k x C, par conséquent, l’unité de la constante k est en L.mol^-1

 Dosage par étalonnage

Doser une solution signifie déterminer expérimentalement sa concentration molaire C ou sa concentration massique t .

Il existe plusieurs façons de doser une solution, l’ une d’elle est

Le dosage spectrophotométrique par étalonnage

Pour une longueur d'onde λ donnée idéalement choisie, l'absorbance de la solution pour laquelle on désire doser une espèce chimique dissoute est comparée à celle des solutions contenant la même espèce chimique, mais à des concentrations différentes connues. Ces dernières sont appelées solutions étalons et permettent de tracer une droite appelée droite d'étalonnage.

Exercice : On dispose d’une solution S de chlorure de nickel de concentration C_S inconnue. Pour déterminer expérimentalement la valeur de cette concentration, on prépare une série de solutions étalons de chlorure de nickel à diverses concentrations.

En observant le spectre d’absorption d’une solution de chlorure de nickel, on remarque que le maximum d’absorbance se situe aur=tour de 740 nm. On choisira donc cette longueur d’onde de travail.

On mesure alors l’absorbance à la longueur d’onde 0 des solutions étalons de chlorure de nickel. On obtient les résultats du tableau ci- dessous :

 Tracer l’absorbance en fonction de la concentration. La loi de Beer Lambert est elle vérifiée ?

 Une solution inconnue de chlorure de nickel inconnue possède une Absorbance Ainconnue = 0,14. En déduire la concentration molaire de la solution inconnue

A

sans unité



en

L  mol

^-1

 cm

^-1

C

en

mol.L

^-1

l

en

cm

avec :

• 

le coefficient d’absorption molaire qui caractérise la capacité qu’a une espèce donnée à absorber la lumière d’une longueur d’onde donnée.

• l

la largeur de la cuve du spectrophotomètre où l'on mesure l'absorbance



Figure 6

500 600 700 800 0,002

0,004

0,000 A

 (nm) Solution

étalon 1 2 3 4 5

Concentration

(mmol/L) 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0

Absorbance

mesurée 0,10 0,12 0,16 0,17 0,21