Spectre d’absorption d’une substance colorée
I. Objectifs :On a réussi à séparer en TP les 2 colorants de notre sirop de menthe : le bleu patenté V et le jaune de tartrazine.
L’objectif de la séance est de définir comment on peut procéder pour déterminer la concentration en bleu patenté V de ce sirop, en utilisant sa couleur.
II. Absorbance et spectre d’absorption :
Comme nous l’avons étudié précédemment, la couleur d’un pigment correspond à la couleur complémentaire de la lumière absorbée par le pigment lorsqu’il est éclairé en lumière blanche.
Une solution colorée absorbe donc certaines radiations lumineuses, et en transmet plus ou moins d’autres.
1. Radiation lumineuse : Rappel de seconde
Une radiation lumineuse est définie par sa longueur d’onde λ. Chaque longueur d’onde est perçue par notre cerveau comme étant une couleur bien précise :
Couleur ultraviolet violet bleu vert jaune orange rouge Infrarouge
λ dans le
vide (nm) < 380 ~ 380-446 ~ 446-520 ~ 520-565 ~ 565-590 ~ 590-625 ~ 625-740 > 780
2. Absorbance de la solution :
On définit l’absorbance Aλ de la solution en comparant l’intensité de chaque radiation transmise à l’intensité de la même radiation incidente.
Spectre de la lumière incidente Spectre de la lumière transmise
On peut pour un colorant en solution tracé son spectre d’absorption : il s’agit d’un graphique donnant l’absorbance A en fonction de la longueur d’onde λ.
Solution de colorant bleu
Lumière transmise Lumière blanche
3. Le spectrophotomètre :
a. Quels sont les éléments essentiels d’un spectrophotomètre ? Donner une liste et annoter le schéma ci-dessous.
b. Utilisation du spectrophotomètre :
Pour que le spectrophotomètre puisse comparer la lumière transmise (après absorption par les pigments du colorant) à la lumière incidente, on commence par lui indiquer la référence : on réalise un « blanc » : spectre de la lumière incidente qui traverse une cuve de même taille contenant le solvant.
Intérêt du blanc :
- la source n’a pas besoin d’être parfaitement blanche (n’a pas besoin de contenir toutes les longueurs d’onde avec la même intensité lumineuse)
- on se soustrait de l’absorption éventuelle due au solvant.
4. Spectres d’absorption de la tartrazine et du bleu patenté V
a. Résultats :
b. Associer les spectres d’absorption aux deux colorants. Expliquer succinctement la démarche (1 phrase)
c. Quel est l’intérêt de ce spectre d’absorption ?
d. De quoi doit-on parler pour décrire un spectre d’absorption
e. On réalise le spectre du sirop de menthe dilué. L’allure du spectre était-il prévisible ?
III. Loi de Beer-Lambert :
On vient de montrer qu’on pouvait mesurer la quantité de lumière absorbée.
De quoi dépend l’absorbance de la solution ?
Loi de Beer-Lambert :
L’absorption Aλ d’une radiation lumineuse de longueur d’onde λ par une solution colorée est définie par la loi de Beer-Lambert :
Pour des solutions de concentrations différentes mais de même nature chimique (contenant le même soluté, même pigment) dont on mesure l’absorbance d’une radiation de longueur λ en utilisant des cuves identiques, la loi de Beer-Lambert devient :
IV. Réponse au problème posé : comment déterminer la concentration en bleu patenté du sirop de menthe ?
Elaborer une stratégie qui permet de doser le bleu patenté V dans le sirop de menthe.
Expliquer d’abord la stratégie (quoi faire et comment exploiter ?), puis vous détaillerez le protocole (comment faire ?).
Produits à disposition :
- Solution S0 concentrée de Bleu patenté V de concentration massique t0=12mg.L-1 (C0=1,0×10-5mol.L-1)
- Eau distillée
- Sirop de menthe diluée 10 fois
Matériel à disposition : - Béchers
- 6 tubes à essais (Rq : chaque tube à essais peut contenir au maximum un volume de 10mL) - 2 burettes graduées
- Spectrophotomètre ou colorimètre (permet de mesurer l’absorbance d’une solution pour 1 radiation de longueur λ précise) et cuves adaptées (dont la contenance est d’environ 3mL)
