Solutions colorées I. Notion d’absorbance








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date de publication06.08.2018
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Partie 1 : Observer

Chapitre 6: Dosage des solutions colorées


I. Notion d’absorbance.

1) Solution colorée :


Animation : « simulation d’un spectrophotomètre »

Une solution parait de la couleur complémentaire de celle absorbée

Une solution colorée se comporte comme un filtre coloré . Lorsqu’elle est traversée par une lumière blanche, elle atténue l’intensité de certaines radiations qui sont dites « absorbées ».


Exemple : une solution de diiode apparaît jaune car elle absorbe les radiations bleues (470 nm). Or le jaune correspond à la superposition de rouge et de vert, radiations non absorbées par le diiode.

transmises



Spectre d’absorption d’une solution de diiode

2) Absorbance :


L’absorbance est une grandeur physique positive et sans unité qui caractérise l’absorption par une substance d’une radiation lumineuse de longueur d’onde donnée.

Remarque :


  • Pour une substance totalement transparente et incolore (comme l’eau pure) : A = 0 pour toutes les longueurs d’onde.

  • Pour une substance opaque : A =∞



3) Spectre d’absorption :



Un spectrophotomètre permet de réaliser des mesures de l’absorbance d’une solution pour une plage de valeur de longueurs d’onde de la lumière qui traverse cette solution.

Il est important de repérer la ou les valeurs de  correspondant à une absorption maximale. Ce sont elles que l’on utilisera pour réaliser une courbe d’étalonnage (voir paragraphe 3 : dosage par étalonnage).



II. Loi de Beer-Lambert

A = ε . l . c
k

A :

c :

ε :

l :


Absorption : sans unité

Concentration en mol.m-3(SI) ou mol.L-1

Coefficient d’extinction molaire en mol.m-2 (SI) ou L.mol-1. cm-1

Il dépend de la longueur d’onde de la lumière utilisée.

En fait, il dépend aussi de la solution colorée (soluté et solvant) et de latempérature
Epaisseur de liquide traversée (longueur de la cuve), en cm




Pierre Bouguer Jean-Henri Lambert





Que nous dit la loi de Beer-Lambert ?

Pour une longueur d’onde donnée, l’absorbance d’une solution est proportionnelle à concentration de l’espèce colorée qui s’y trouve : A = k c

Le coefficient de proportionnalité k dépend de la nature le l’espèce colorée dissoute, du solvant dans lequel on l’a dissoute




Remarques :


    • Cette relation de proportionnalité n’est valable que si les solutions ne sont pas trop concentrées.

    • La loi de Beer-Lambert est une loi additive : lorsque plusieurs espèces colorées sont présente dans une même solution, leurs absorbances s’additionnent. Pour une longueur d’onde :

A = A1 + A2 = ε 1. l . c1 + ε 2. l . c2.

III. Dosage spectrophotométrique par étalonnage
Doser une espèce chimique dans une solution, c’est déterminer la concentration molaire c0 de l’espèce dans la solution.

La spectrophotométrie permet, grâce à une méthode par étalonnage, de doser les solutions colorées. Cette méthode se déroule en 4 étapes :



Etape 1 :





Choix d’une longueur d’onde de travail :

On peut utiliser n’importe qu’elle longueur d’onde pour laquelle l’absorbance de la solution n’est pas nulle. Cependant, on préfère utiliser la longueur d’onde max correspondant au maximum d’absorption.


Etape 2 :





Préparation d’une gamme d’étalonnage :
On la réalise par dilution d’une solution mère. Si possible, les solutions filles devront avoir des concentrations dont les valeurs encadrent celle de la solution inconnue.

Etape 3 :






Réalisation de la courbe d’étalonnage :

On relève les différentes absorbances correspondant aux différentes concentrations de notre gamme.

On trace A = f(c) qui d’après la loi de Beer-Lambert est une droite (relation de proportionnalité).

Etape 4 :







Détermination de la concentration inconnue :

On mesure l’absorbance de la solution colorée de concentration inconnue avec le spectrophotomètre.

A partir de la courbe d’étalonnage, on retrouve la valeur de sa concentration c0.





Etape 1 :





Choix d’une longueur d’onde de travail :

On peut utiliser n’importe qu’elle longueur d’onde pour laquelle l’absorbance de la solution n’est pas nulle. Cependant, on préfère utiliser la longueur d’onde max correspondant au maximum d’absorption.


Etape 2 :





Préparation d’une gamme d’étalonnage :
On la réalise par dilution d’une solution mère. Si possible, les solutions filles devront avoir des concentrations dont les valeurs encadrent celle de la solution inconnue.

Etape 3 :






Réalisation de la courbe d’étalonnage :

On relève les différentes absorbances correspondant aux différentes concentrations de notre gamme.

On trace A = f(c) qui d’après la loi de Beer-Lambert est une droite (relation de proportionnalité).

Etape 4 :







Détermination de la concentration inconnue :

On mesure l’absorbance de la solution colorée de concentration inconnue avec le spectrophotomètre.

A partir de la courbe d’étalonnage, on retrouve la valeur de sa concentration c0.

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