La spéctrophotométrieuv-visible est une méthode physique non destructive, basée sur l’interaction matière/rayonnement. Un rayonnement électromagnétique est








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date de publication01.02.2018
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Introduction :

La spéctrophotométrieUV-visible est une méthode physique non destructive, basée sur l’interaction matière/rayonnement. Un rayonnement électromagnétique est caractérisé par sa longueur d’onde (en nm) dont les différents domaines sont présentés ci-dessous :



Cette technique nécessite l’utilisation d’un spectrophotomètre et permet de caractériser des molécules, déterminer des concentrations d’espèces chimiques en solution et par extension de réaliser des suivis cinétiques.


Photo de spéctrophotomètre

Principe de la technique :

Lorsqu’une solution est traversée par un rayonnement polychromatique, elle peut atténuer l’intensité des radiations à certaines longueurs d’onde : on dit alors qu’elle absorbe ces radiations .Cetteabsorption est due à des transitions électroniques entre les orbitales moléculaires de la (ou des) molécule(s) présente(s) en solution.



Représentation d’une cuve traversée par un faisceau incident d’intensité I0. un faisceau d’intensité I en émerge .

Spectre d’adsorption :

Le graphe donnant l’absorbance en fonction de la longueur d’onde A=f ( est appelé Spectre d’adsorption .

Loi de Beer –Lambert :

Considérons une solution contenant une espèce chimique de concentration C, absorbant à la longueur d’onde La Loi de Beer –Lambert donne une relation entre l’absorbance A et la concentration C de l’espèce chimique en solution :A = l C

Avec :

A : est appelé absorbance

est le coefficient d’adsorption molaire ; c’est une caractéristique de la substance étudiée à unelongueur d'onde donnée. Si C’est la molarité, est en L.mol-1.cm-1.

l : la longueur de la solution traversée par la faisceau (exprimée en cm). Généralement on utilise des cuves de 1cm.

C : la concentration de l’espèce considérée en solution (exprimée en mol.L-1).

La loi de Beer peut s’exprimer sous la forme suivante :A= log (Io/I)

Le rapport (Io/I) est appelé la transmission ( aussi appelée « transmittance » et notée T) ,donc on peut calculer absorbance A à partir de la relation suivante : A = - log T


Principe de TP :

Détermination graphique du facteur (l) ainsi que la Détermination de la concentration d’une solution inconnue.

Matériel et produits :

Un spectrophotomètre UV- visible, fiole jaugées de 100ml, pipettesjaugées, permanganate de potassium, eau distillée.

Mode opératoire :

1/-Identifier la longueur d’onde maximale(max) de l’absorbance de la solution de KMnO:

-Disposant d’une solution mère S0 de permanganate de potassium KMnOde concentration

C0=10-4mol.L-1, d’une fiole jaugée de contenance 50ml.

-Remplir à l’aide d’une pipette Pasteur, une cuve avec le « blanc » : dans ce cas c’est l’eau distillée.

-Régler l’appareil de sorte que l’absorbance indiquée soit est égale à 0.On s’affranchit de l’absorbance du solvant et de toutes les espèces chimiques présentes dans le« blanc » ainsi que de la réflexion due à la cuve.

-Placer la deuxième cuve contenant la solution de permanganate de potassium KMnO4dans l’appareil, et mesurer l’absorbance de cette solution pour un intervalle des longueurs d’ondes compris entre (480-580) nm.

-Remplir un tableau rassemblant les valeurs Aet l, dessiner la courbe de l’absorbance et préciser max comme le montre la figure suivante :



-En fin de travail, vider et nettoyer la cuve .

2/-Détermination graphique des facteurs (l) : méthode de la droite d’étalonnage :

-Une gamme étalon est réalisée à partir de la solution mère de KMnO4préparée précédemment (C0=10-4 mol .L-1) : des solutions filles sont préparées par dilution en utilisant de la verrerie de précision (pipettes jaugées, fioles jaugées).On obtient une série des solutions concentrations ci connues.

Solution fille

S1

S2

S3

S4

S5

Cf (mol .L-1

1.10-5

2.10-5

3.10-5

Inconnue

5.10-5


-Fixer la valeur de (max) obtenueprécédemment.

-Mesurer successivement et rapidement l’absorbance des 5solutions étalons par ordre de concentration croissante.

3/-Exploitation des résultats :

-La longueur maximale (max) de l’absorbance de la solution de KMnO4 est :523nmà l’appareil

Concentration (C en mol .L-1

Absorbance (A)

0.044

3.899

0.029

2.761

0.019

1.889

0.012

1.301

Cinc

2.2

-Les résultats obtenus dans le tableau ci-dessous :

Les concentrations sont calculées à la loi de dilatation :

Cmére =0.1M

La solution S0 :

C0= (2 xCmére)/3=0.066M

La solution S1 :

→C1= (C0 x 2)/3=0.044M

La solution S2 :

→C2= (C1x2)/3=0.029M

La solution S3 :

→C3=(C2x2) / 3=0.019M

La solution S4 :

→C4=(C3x2)/3=0.013M

Les absorbances : Lire à la courbe A=f ().

La courbe d'absorption en fonction de la longueur d'onde de la solution diluée :
d:\orgine\321456987.png

La courbe d’étalonnage :d:\orgine\565656.png
1/-La détermination graphiquement de facteur(l) :

La pente de la courbe c’est le facteur(l) :donc la pente = (A1-A3)/ (C1-C3) = (l) 

AN :(3.899 -1.889) / (0.044-0.019) = 80.4

l=80.4 L.mol-1



2/-Oui, la loi de Beer Lambert est vérifiée parce que : les trois (3) conditions ci-dessus est vérifiée :

Limites de validité de la loi de Beer-Lambert :

- Solutions diluées (c < 0,01 M)

- Absence d’interactions soluté-solvant

- Lumière monochromatique (impossible dans l’absolue)

- Influence de la lumière parasite, éviter de travailler à A > 1,5

3/-La détermination de concentration de la solution inconnue :

Ainc =2.2, =522.5nm,(l) =80.4L.mol-1

A l’aide de la loi de Beer Lambert, nous déterminons la concentration donc Cinc =Ainc/ (l) 

AN :

Cinc = 2.2 /80.4


Cinc =0.027mol.L-1



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