La spectrophotométrie et la loi de Beer-Lambert

Résumé du document

La spectrophotométrie, c'est-à-dire la mesure de l'absorbance, permet de faire l'analyse d'une solution amenant à déterminer aussi bien qualitativement que quantitativement des ions ou des molécules présents dans une solution, sans la modifier ou l'altérer.

Cette séance de Travaux Pratiques va donc nous permettre d'apprendre à utiliser un spectrophotomètre, de tracer un spectre d'absorption, et ainsi de caractériser une espèce chimique.

Extraits

[...] On a ainsi, pour des concentrations faibles, proportionnalité entre l'absorbance A et la concentration c en espèce colorée. [...]

[...] La diffraction de la lumière par le réseau permet de voir son spectre, c'est-à-dire les différentes couleurs qui la composent (et les longueurs d'ondes qui leurs sont associées). Cette expérience permet de mettre en évidence l'existence de la lumière blanche qui est un ensemble de radiations colorées, de longueur d'onde λ comprise entre 400 et 800nm. Avec la cuve contenant de l'eau, transparente, la lumière blanche passant par le réseau donne le spectre de la lumière habituel. Avec les cuves contenant des solutions colorées, c'est-à-dire le sulfate de cuivre (bleu) et le permanganate de potassium (magenta), on remarque que le spectre présenté sur l'écran n'est pas le même : - pour la solution de sulfate de cuivre, on remarque un spectre d'absorption : une bande noire dans le rouge. [...]

[...] Cette séance de Travaux Pratiques va donc nous permettre d'apprendre à utiliser un spectrophotomètre, de tracer un spectre d'absorption, et ainsi de caractériser une espèce chimique. Matériel utilisé - différentes solutions (sulfate de cuivre, sulfate de nickel, permanganate de potassium, Dakin) - un spectrophotomètre - ampoules à décanter - logiciel Regressi II) PROTOCOLE Expérience préliminaire Expérience : On place tout d'abord une cuve contenant de l'eau sur le trajet de la lumière et aussi d'un réseau. On place ensuite une source lumineuse en direction de deux solutions colorées : le sulfate de cuivre et le permanganate de potassium. [...]

[...] La couleur observée est la couleur complémentaire de la couleur absorbée. - Le spectrophotomètre : La spectrophotométrie est une technique d'analyse, basée sur l'absorption de la lumière par une solution limpide contenant des espèces colorées. Un spectrophotomètre permet de mesurer une grandeur A appelée absorbance, donnée par la relation : A = log I0 I où I0 est l'intensité lumineuse incidente, et I l'intensité lumineuse transmise par l'échantillon. - Loi de Beer-Lambert : À une longueur d'onde λ donnée, la relation entre l'absorbance A d'une solution et sa concentration c en espèce colorée est donnée par : ε L c où ε est le coefficient d'absorption molaire, et ℓ est la longueur de solution traversée par le faisceau lumineux. [...]

[...] Influence de la concentration de la solution : étude quantitative Expérience : Chaque groupe a préparé 100 mL de solution fille à partir d'une solution mère de concentration co = 1,0 x 10-3 mol/L. Résultat : La fonction modélisée est linéaire donc A et C sont proportionnels. Loi de Beer-Lambert Soit Amax l'absorbance maximale. L'absorbance maximale mesurée par le spectromètre est Amax = 2.5 On a vu dans le que A=log ( ) donc = 10A Donc, I = IO.10-Amax = IO.10-2,5 = 3,2IO.10-3 Application But de l'expérience : On veut connaître la concentration molaire de l' eau de Dakin qui contient du permanganate de potassium, en utilisant la grandeur physique de l'absorbance. [...]